Промышленный потенциал конопляного сырья

Конопля (Cannabis sativa L.) выращивается для различных целей с использованием клетчатки, половы и семян. Это одна из старейших непродовольственных культур в мире. В Европе трава вместе с леном были важнейшими волокнистыми растениями с 16 по 18 века. Позже выращивание каннабис уменьшилось, но в последнее время во многих странах, таких как Германия, Франция, Нидерланды, Великобритания, Испания и Италия, растет интерес к этому растению, особенно к другим свойствам, помимо волокна. 

Конопля была вновь открыта как интересное промышленное растение с широким спектром применения, которое можно выращивать в широком диапазоне агроэкологических условий, и оно более эффективно по сравнению со многими другими растениями. 

Благодаря биологическим и агротехническим характеристикам, соответствующим экономическим, экологическим и социальным критериям, это растение очень хорошо вписывается в концепцию устойчивого развития. 

Анализ для определения возможностей сырья

Более широкие возможности использования биомассы конопли дает ее термохимический анализ. Образование в производстве биогаза и этанола, где можно использовать как влажную, так и силосованную биомассу. Однако эти процессы экономически зависят от рыночных цен на сырье и требуют самого дешевого сырья для рентабельности. В то же время использование силосной марихуаны для этого производства очень сомнительно, потому что процесс силоса еще не очень популярен.

Важно, чтобы биомасса также перерабатывалась в ряд продуктов, полученных из конопли, включая масло, эфирные масла или вещества CBD (каннабидиол), строительные материалы и биотопливо, тем самым производя многие компоненты, которые в последнее время вызывают большой интерес у людей. Свойства этого растения сделали его отличным сырьем для разработки систем с несколькими выходами за счет постепенного распределения биомассы каннабис на несколько полезных компонентов. 

По этой особенности опережают многие другие технические культуры, из которых обычно извлекается только один вид сырья. Конопля как вид также имеет один существенный недостаток: она связана с производством запрещенных наркотиков. Как следствие, источником этого ценного сырья могут быть только зарегистрированные сорта, которые заявлены для выращивания. 

Особенности культивации

Выращивание травы несложно и требует небольшого количества биоцидов или часто не требует их вообще, потому что это растение эффективно подавляет сорняки и имеет ограниченные требования к используемым удобрениям и севообороту. Основная проблема может заключаться в создании урожая, потому что конопля очень чувствительна к плохой структуре почвы и недостатку или избытку воды на ранних стадиях роста. 

Также существует высокая степень неоднородности выращивания. Частично это связано с половым диморфизмом: различия в темпах роста и развития между мужскими и женскими растениями велики. Более крупные растения подавляют более мелкие, поэтому различия между растениями могут стать значительными. Мужские растения имеют тенденцию к более раннему старению. 

Что касается выращивания конопли, то из-за обильной вегетативной части растений большие приросты биомассы (до 50 см / месяц) показывают большие возможности использования солнечной энергии и CO2 во время фотосинтеза (до 2,5 Мг · га − 1), что укрепляет свои позиции в группе электростанций, использующих возобновляемые источники энергии. Особенно важна ворсистая корневая система марихуаны, которая может использовать питательные вещества и воду, находящиеся в более глубоких слоях почвы, что создает хорошие условия для ее выращивания, а также дает высокие урожаи органических веществ. 

Эти особенности важны в связи с глобальным потеплением и понижением уровня грунтовых вод, особенно в районах с небольшим количеством осадков (<550 мм) [4,5,9–11]. С точки зрения использования энергии важно, чтобы урожай зеленых культур от каннабис составлял в среднем 14,5 т · га − 1 [12] (в пересчете на сухое вещество), из которых 70–75% приходились на костру (по -продукты переработки), которые обычно оставляют в поле, составляя органическое удобрение. 

Исследование качества биомассы для энергетики

Можно получить примерно 10,5 т · га-1 сырья, которое потенциально может быть использовано в энергетических целях. В то же время биомасса марихуаны значительно различается по свойствам топлива (теплотворная способность, теплота сгорания, зольность, температура размягчения золы) в зависимости от сезона, в который проводится сбор урожая. 

Исследования, проведенные Prade, показывает качественное преимущество конопли, собранной весной и зимой, по сравнению с урожаем осенью, например, теплота сгорания биомассы конопли, собранной в августе – декабре, составляла в среднем 18,4 МДж · кг − 1 по сравнению с этой собрано в январе – апреле 19,1 МДж · кг − 1, в то время как исследования показывают, что теплота сгорания этих растений больше, чем теплота горения топинамбура (Helianthus tuberosus) (16,5 МДж · кг − 1), и лишь немного меньше теплоты горения мискантуса, приблизительно. 19,8 МДж · кг − 1). 

Особенности сырья растительного происхождения имеют решающее влияние на процесс его агломерации под давлением и на качество получаемого продукта. Для производства формованного твердого топлива из конопли необходимо три основных вида деятельности: сушка, измельчение и формование. Каждый из них в силу механических свойств волокна требует индивидуального подхода, однако из-за энергоемкости этих процессов было бы целесообразно использовать биомассу в виде тюков и брикетов для энергетических целей.