Industriële hennep

Achtergrond

Hennep is een aparte variëteit van de plantensoort Cannabis sativa L. die groeit tot een hoogte van 1,2-4,5 m (4-15 ft) en een diameter tot 0,75 inch (2 cm). De plant bestaat uit een binnenlaag, het merg genaamd, omgeven door houtachtige kernvezels, die vaak hurds worden genoemd. Bastvezels vormen de buitenste laag. De primaire bastvezel is door pectine, een lijmachtige substantie, aan de kernvezel bevestigd. De primaire vezels worden gebruikt voor textiel, touwwerk en fijne papierproducten. De houtachtige kernvezel wordt gebruikt voor strooisel voor dieren, tuinmulch, brandstof en een assortiment bouwmaterialen.

Vanwege de vergelijkbare bladvorm wordt hennep vaak verward met marihuana, een andere cannabisplant. Het belangrijkste verschil is hun gehalte aan tetrahydrocannabinol (THC), het ingrediënt dat de high produceert bij het roken. Marihuana kan tot 20% THC bevatten, vergeleken met minder dan 1% voor industriële hennep. Ondanks dit verschil zijn sommige landen terughoudend om de hennepteelt te legaliseren (vooral de Verenigde Staten), omdat men vreest dat dit het moeilijker zal maken om het gebruik van de drug onder controle te houden. De meeste hennepsoorten hebben ook een holle stengel met een zeer hoog vezelgehalte (35%), in tegenstelling tot marihuanasoorten die meestal een stevige stengel hebben met een laag vezelgehalte (15%).

Canada is een land dat hennep heeft gelegaliseerd, zij het met bepaalde beperkingen. De maximaal toegestane THC-concentratie is 0,3% en alle henneptelers moeten een strafbladcontrole ondergaan en een vergunning krijgen van Health Canada. Ondanks deze beperkingen is de hennepproductie in slechts een jaar tijd verdrievoudigd, van 61,75 hectare geoogst in 1998 tot bijna 20.000 acres (200 hectare) in 1999. Meer dan 95% van de in 1999 in Canada geteelde acres waren bestemd voor hennep graan.

Boeren die hennep telen beweren dat het een geweldig wisselgewas is en bijna elke oogst kan vervangen. Het groeit zonder pesticiden en is goed in het beluchten van de grond. Op een per-acre-basis beweert een schatting dat hennep de boeren meer inkomen oplevert ($ 250- $ 300) dan maïs of sojabonen ($ 100- $ 200). Een volledige hennepoogst heeft slechts 90 dagen nodig om te groeien, wat vier keer meer papier per hectare oplevert, vergeleken met een vergelijkbare periode van 20 jaar met sequoia's in het noordwesten van de Verenigde Staten. Er zijn echter andere soorten bomen die twee tot drie keer meer opleveren dan hennep.

Voorstanders van hennep beweren dat het kan worden gebruikt in 25.000 verschillende producten, van kleding tot voedsel tot toiletartikelen. Tot de negentiende eeuw werd hennep gebruikt in 90% van de canvas zeilen, tuigage en netten van schepen (en dus was het een verplicht gewas in de Amerikaanse koloniën). Heden ten dage wordt hennepvezel gebruikt als vervanging voor glasvezel in auto-onderdelen en verwerkt tot doek voor raambekleding, douchegordijnen en stoffering. China is 's werelds grootste producent van hennepweefsel, terwijl India in het algemeen de meeste hennep produceert.

Andere producten gemaakt van hennepvezel zijn:isolatie, spaanplaat, vezelplaat, touw, touw, garen, krantenpapier, karton, papier, paardenstalstrooisel en compost. Hennepstrooisel is superieur gebleken aan stro en andere materialen voor paardenstallen bij het verminderen van de geur van ammoniak. Hennepzaad wordt gebruikt om methanol en stookolie, slaolie, geneesmiddelen, zepen, verf en inkt te maken.

Momenteel staan ​​32 landen, waaronder Canada, Groot-Brittannië, Frankrijk en China, boeren toe om industriële hennep te telen. De huidige hennepmarkt voor verkoop en export in Noord-Amerika wordt geschat op $ 50- $ 100 miljoen per jaar. De import van industriële weefsels gemaakt van hennep in de Verenigde Staten bedroeg in 1997 $ 2,9 miljoen. Het invoervolume stijgt tot ongeveer $ 40 miljoen wanneer andere producten, zoals papier, shampoo en olie, worden meegerekend. Het textielgebruik van hennep vertegenwoordigt 5% van de hennepproducten die in Canada worden geproduceerd.

Geschiedenis

Hennep was de eerste plant die rond 8000 v. Chr. in eigen land werd verbouwd. in Mesopotamië (het huidige Turkije). Hennep werd gekweekt voor vezels en voedsel. Het werd geregistreerd als geoogst in Centraal-Azië rond 6500 v.Chr. Enkele eeuwen later begon China hennep als gewas te verbouwen en later in de geneeskunde te gebruiken. Tegen 2700 v. Chr. , het Midden-Oosten, Afrika en het grootste deel van Azië gebruikten hennep voor stof, touw, medicijnen en voedsel. Hennep werd 400 jaar later in Europa geïntroduceerd. Het oudste nog bestaande stuk papier, een perkament van 100% Chinees hennep, dateert uit 770 na Christus.

Vanaf 1000 v. Chr. tot de negentiende eeuw was hennep 's werelds grootste landbouwgewas, waar het ook werd gebruikt voor papier en lampolie. Tijdens deze periode verschenen verschillende bekende boeken, waaronder de Bijbel en Alice in Wonderland, werden gedrukt op henneppapier en verschillende beroemde kunstenaars schilderden op hennepcanvas. De eerste oogst in Noord-Amerika werd in 1606 geplant door een Franse botanicus in Nova Scotia. Thomas Jefferson schreef de Amerikaanse onafhankelijkheidsverklaring op henneppapier en kweekte zelf hennep. Twee eeuwen later stopten de Verenigde Staten en Canada in 1937 met de cannabisteelt met de Marijuana Tax Act (hierdoor werd een belasting van één dollar per ounce voor hennepfabrikanten opgelegd), die later tijdens de Tweede Wereldoorlog werd opgeheven.

De wereldwijde productie van hennep is sinds de jaren zestig gedaald, van meer dan 300.000 short ton (272.160 t) hennepvezel en touw in 1961 tot 69.000 short tons (62.597t) in 1997. China is goed voor 36% van deze productie en 73% van graan productie. Dit is in dezelfde periode gedaald van 80.000 tot 37.000 short tons (72.576 tot 33.566 t). Rond 1994 waren er 23 papierfabrieken die hennepvezels gebruikten, met een geschatte wereldproductie van 12.000 short tons (10.886 t) per jaar. De meeste van deze fabrieken waren gevestigd in China en India voor de productie van druk- en schrijfpapier. Anderen produceerden speciaal papier, waaronder sigarettenpapier. De gemiddelde henneppulp- en papierfabriek produceert ongeveer 5.000 short tons (4.536 t) per jaar, vergeleken met houtpulpfabrieken met 250.000 short tons (226.800t) per jaar.

In het afgelopen decennium is het aantal bedrijven dat hennepproducten verhandelt en vervaardigt echter dramatisch toegenomen. De Noord-Amerikaanse markt staat nog in de kinderschoenen sinds Canada de hennepproductie en -verkoop in 1998 legaliseerde. Hennepteelttests in de Verenigde Staten begonnen een jaar later, hoewel het nog steeds illegaal is om het commercieel te telen.

Grondstoffen

Vezelverwerking gebruikt weinig of geen chemicaliën. De vezel kan echter worden gemengd met andere materialen, zoals synthetische vezels of harsen als bindmiddelen, afhankelijk van het eindproduct dat wordt gemaakt. Voor het maken van papier worden water en chemicaliën (natriumhydroxide of zwavelverbindingen) gemengd met de vezels om de natuurlijke lijmcomponenten te verwijderen.

Het fabricageproces

Teelt en oogst

Hennep is een eenjarige plant die uit zaad groeit. Het groeit op verschillende bodems, maar gedijt het beste op land dat hoge opbrengsten aan maïs produceert. De grond moet goed gedraineerd, rijk aan stikstof en niet-zuur zijn. Hennep geeft de voorkeur aan een mild klimaat, een vochtige atmosfeer en een regenval van minimaal 64-76 cm per jaar. De bodemtemperatuur moet minimaal 5,5-7,7 °C bedragen voordat zaden kunnen worden geplant.

• 1 Het gewas is klaar voor het oogsten van hoogwaardige vezels wanneer de planten medio augustus stuifmeel beginnen af ​​te geven voor Noord-Amerika. Het oogsten voor zaad vindt vier tot zes weken later plaats. Vezelhennep is normaal gesproken binnen 70-90 dagen na het zaaien klaar om te oogsten. Er wordt gebruik gemaakt van een speciale machine met rijen onafhankelijke tanden en een hakselaar. Om hennep voor textiel te oogsten, is gespecialiseerde snijapparatuur vereist. Combines worden gebruikt voor het oogsten Een voorbeeld van hennep en hennepvezels. graan, die zijn aangepast om te voorkomen dat machineonderdelen verstrikt raken in bastvezel.
• 2 Nadat het gewas is afgesneden, mogen de stengels gedurende vier tot zes weken - afhankelijk van het weer - in het veld rooien (verwijdering van het pectine [bindmiddel] door natuurlijke blootstelling aan de omgeving) om de vezels los te maken. Terwijl de stengels in het veld liggen, worden de meeste voedingsstoffen die door de plant worden geëxtraheerd, teruggevoerd naar de grond als de bladeren ontbinden. De stengels worden meerdere keren gedraaid met behulp van een speciale machine om gelijkmatig te roteren en vervolgens in balen geperst met bestaande hooioogstapparatuur. Balen worden opgeslagen op droge plaatsen, zoals schuren, schuren of andere overdekte opslag. Het vochtgehalte van hennepstengels mag niet hoger zijn dan 15%. Wanneer geplant voor vezels, varieert de opbrengst van 2-6 short ton (1,8-5,4 ton) droge stengels per acre, of van 3-5 short ton (2,7-4,5 t) hennepstengels in balen per hectare in Canada.

Graanverwerking

• 3 Hennepzaden moeten goed worden schoongemaakt en gedroogd voordat ze worden bewaard. De winning van olie vindt meestal plaats met behulp van een mechanische perspers onder een stikstofatmosfeer, ook wel mechanisch koudpersen genoemd. Bescherming tegen zuurstof, licht en hitte is van cruciaal belang voor het produceren van een smakelijke olie met een acceptabele houdbaarheid. Er zijn ook oplosmiddelextractiemethoden in opkomst voor het verwijderen van olie, omdat ze hogere opbrengsten opleveren. Dergelijke methoden gebruiken hexaan, vloeibare kooldioxide of ethanol als oplosmiddel. Voor cosmeticafabrikanten kunnen raffinage- en geurverdrijvingsstappen nodig zijn.
• 4 Een pelstap, waarbij de knapperige schil van het zaad wordt verwijderd met behulp van een breekmachine, kan nodig zijn. Aanpassingen aan bestaande apparatuur kunnen nodig zijn om de zaden van rompresten adequaat te verwijderen.

Vezelverwerking

• 5 Om de houtachtige kern van de bastvezel te scheiden, wordt een reeks rollen (brekers) of een hamermolen gebruikt. De bastvezel wordt vervolgens gereinigd en gekaard tot het gewenste kerngehalte en fijnheid, soms gevolgd door op maat snijden en persen. Na het reinigen en kaarden zijn vaak secundaire stappen nodig. Deze omvatten matten voor de productie van niet-geweven matten en vliezen, pulpen (de afbraak van vezelbundels door chemische en fysische methoden om vezels voor papierproductie te produceren) en stoomexplosie, een chemische verwijdering van de natuurlijke bindmiddelen om een ​​weefbare vezel te produceren . Complete verwerkingslijnen voor vezelhennep hebben een output van 2-8 short ton/uur (1,8-7,2 t/uur).

Verpakking

• 6 De primaire vezel wordt geperst tot een sterk gecomprimeerde baal, vergelijkbaar met andere vezels zoals katoen, wol en polyester. Andere producten, zoals paardenstrooisel, worden verpakt in een geperste baal.

Papier maken

• 7 Bastvezels worden meestal gebruikt in papier, dat met water en chemicaliën in een bolvormige tank, een vergister genaamd, wordt gedaan. Dit mengsel wordt maximaal acht uur bij verhoogde temperatuur en druk verwarmd totdat alle vezels van elkaar zijn gescheiden. Wassen met overtollig water verwijdert de chemicaliën en de geëxtraheerde bindende componenten (pectine). De schone vezels worden vervolgens ingevoerd in een machine, een Hollander-klopper genaamd, die bestaat uit een grote kuip die is uitgerust met een wiel dat rond een horizontale as draait. Deze opklopstap, die tot 12 uur duurt, snijdt de vezels op de gewenste lengte en zorgt voor de vereiste oppervlakteruwheid voor een goede hechting. Tijdens deze stap of om tanks met de vezels te scheiden, worden soms bleekchemicaliën toegevoegd. De gebleekte pulp wordt vervolgens naar de papiermachine gepompt of geperst tot een droogheid die geschikt is voor transport naar een papierfabriek op een andere locatie.

Kwaliteitscontrole

Hennepvezels worden getest op treksterkte, fijnheid (vezeldiameter) en de kleur wordt geregistreerd. Tijdens elke fase van het teelt- en productieproces wordt het vochtgehalte geregistreerd. Het THC-gehalte van de plant wordt ook aaneengesloten getest om er zeker van te zijn dat het niveau de 0,3% niet overschrijdt. Er wordt nog steeds onderzoek gedaan naar de effecten die hennep zou hebben op de industrie. Vastgestelde normen worden voortdurend aangepast en veranderd.

Bijproducten/afval

De geoogste hennep die niet wordt gebruikt, wordt verbrand. Tijdens de vezelverwerking wordt de kernvezel bewaard en meestal gebruikt om papier, paardenbedden of bouwmaterialen te maken. De meeste hennepproducenten recyclen de kernvezel door stof te verwijderen, vervolgens in balen te persen en te verpakken. Het stof kan worden geperst tot pellets die als brandstof worden gebruikt. Het vuil en de kleine stukjes kern worden ook gebruikt als een voedingsrijk bodemadditief.

De Toekomst

Waar het legaal is, groeit de hennepindustrie met een jaarlijkse groei van 20%. Andere mogelijke toepassingen worden ontwikkeld. Hennepmeel heeft bijvoorbeeld aangetoond dat het kan worden gebruikt als voedselingrediënt voor aquacultuurbedrijven, met name zoetwatervissen en garnalen. Zelfs hennepbier heeft de Canadese markt betreden, hoewel het naar verwachting een klein deel van de bierverkoop zal blijven. Ook composietmaterialen voor de bouw worden onderzocht.

Het gebruik van hennep als voedselbron kan de grootste toepassing worden, aangezien hennepzaden veel voedingswaarde hebben. Het zaad bevat essentiële vetzuren, eiwitten, calcium, ijzer, zink en vitamine B, C en E. Van hennepzaad kan olie of meel worden gemaakt en kan ook in zijn geheel worden gegeten, omdat het smaakt naar pijnboompitten of zonnebloempitten .

De vooruitzichten voor hennep in de Verenigde Staten zijn onzeker, aangezien het nog steeds illegaal is om hennep te telen. Er zijn 10 staten die in 1998 wetgeving hebben aangenomen om hennepteelt voor onderzoeksdoeleinden toe te staan ​​- Arkansas, Californië, Hawaii, Illinois, Minnesota, Montana, New Mexico, North Dakota en Virginia - en een aantal andere staten overweegt dit. De federale wet verbiedt echter nog steeds de teelt van industriële hennep. De Drug Enforcement Agency zal van gedachten moeten veranderen voordat er een markt in de Verenigde Staten kan worden ontwikkeld. Als dat eenmaal gebeurt, kan hennep een oogst van miljarden dollars worden als er voldoende investeringen en interesse zijn, de prijzen concurrerend zijn en producten van hoge kwaliteit kunnen worden gemaakt. De verwerkingstechnologie moet ook worden geüpgraded voor producten met een hogere toegevoegde waarde.