Industriehanf
Hintergrund
Hanf ist eine eigenständige Sorte der Pflanzenart Cannabis sativa L. die bis zu einer Höhe von 1,2 bis 4,5 m (4-15 ft) und bis zu 2 cm (0,75 Zoll) im Durchmesser wächst. Die Pflanze besteht aus einer inneren Schicht namens Mark, die von holzigen Kernfasern umgeben ist, die oft als Hirse bezeichnet werden. Bastfasern bilden die äußere Schicht. Die primäre Bastfaser ist durch Pektin – eine leimartige Substanz – mit der Kernfaser verbunden. Die Primärfasern werden für Textilien, Tauwerk und Feinpapierprodukte verwendet. Die holzähnliche Kernfaser wird für Tierstreu, Gartenmulch, Brennstoff und eine Reihe von Baumaterialien verwendet.
Aufgrund der ähnlichen Blattform wird Hanf häufig mit Marihuana, einer anderen Cannabispflanze, verwechselt. Der Hauptunterschied ist ihr Tetrahydrocannabinol (THC)-Gehalt, der Inhaltsstoff, der beim Rauchen das High erzeugt. Marihuana kann bis zu 20 % THC enthalten, im Vergleich zu weniger als 1 % bei Industriehanf. Trotz dieses Unterschieds zögern einige Länder (insbesondere die Vereinigten Staaten), den Anbau von Hanf zu legalisieren, da befürchtet wird, dass dies die Kontrolle des Konsums der Droge erschweren wird. Die meisten Hanfsorten haben auch einen hohlen Stängel, der einen sehr hohen Ballaststoffgehalt (35 %) aufweist, im Gegensatz zu Marihuana-Sorten, die normalerweise einen festen Stängel mit niedrigem Ballaststoffgehalt (15 %) haben.
Kanada ist ein Land, das Hanf legalisiert hat, allerdings mit gewissen Einschränkungen. Die maximal zulässige THC-Konzentration beträgt 0,3% und alle Hanfbauern müssen sich einer Überprüfung der Vorstrafen unterziehen sowie eine Lizenz von Health Canada einholen. Trotz dieser Einschränkungen hat sich die Hanfproduktion in nur einem Jahr verdreifacht, von 6.175 Acres (61,75 Hektar), die 1998 geerntet wurden, auf fast 20.000 Acres (200 Hektar) im Jahr 1999. Über 95 % der 1999 in Kanada angebauten Acres waren für Hanfkorn.
Landwirte, die Hanf anbauen, behaupten, dass es eine großartige Fruchtfolge ist und fast jede Ernte ersetzen kann. Es wächst ohne Pestizide und ist gut in der Belüftung des Bodens. Eine Schätzung pro Hektar besagt, dass Hanf den Landwirten ein höheres Einkommen (250 bis 300 US-Dollar) einbringt als Mais oder Sojabohnen (100 bis 200 US-Dollar). Eine vollständige Hanfernte braucht nur 90 Tage, um zu wachsen, was viermal mehr Papier pro Hektar ergibt, verglichen mit einem ähnlichen Zeitraum von 20 Jahren mit Mammutbäumen im Nordwesten der Vereinigten Staaten. Es gibt jedoch auch andere Baumarten, die zwei- bis dreimal mehr Ertrag bringen als Hanf.
Befürworter von Hanf behaupten, dass er in 25.000 verschiedenen Produkten verwendet werden kann, von Kleidung über Lebensmittel bis hin zu Toilettenartikeln. Bis zum 19. Jahrhundert wurde Hanf in 90% der Segel, Takelage und Netze von Schiffen verwendet (und war daher in den amerikanischen Kolonien eine notwendige Ernte). Heute wird Hanffaser als Ersatz für Glasfaser in Automobilkomponenten verwendet und zu Stoffen für Fensterdekorationen, Duschvorhänge und Polster verarbeitet. China ist der weltweit größte Produzent von Hanfstoffen, während Indien insgesamt den meisten Hanf produziert.
Andere Produkte aus Hanffasern sind:Dämmstoffe, Spanplatten, Faserplatten, Seile, Bindfäden, Garne, Zeitungspapier, Pappe, Papier, Pferdestallstreu und Kompost. Hanfeinstreu hat sich bei der Reduzierung des Ammoniakgeruchs gegenüber Stroh und anderen Materialien für Pferdeställe als überlegen erwiesen. Hanfsamen werden zur Herstellung von Methanol und Heizöl, Salatöl, Pharmazeutika, Seifen, Farben und Tinte verwendet.
Derzeit ermöglichen 32 Länder, darunter Kanada, Großbritannien, Frankreich und China, den Landwirten den Anbau von Industriehanf. Der derzeitige Hanfmarkt für Verkauf und Export in Nordamerika wird auf 50 bis 100 Millionen US-Dollar pro Jahr geschätzt. Die US-Importe von Industriegeweben aus Hanf beliefen sich 1997 auf insgesamt 2,9 Millionen US-Dollar. Das Importvolumen steigt auf etwa 40 Millionen US-Dollar, wenn andere Produkte wie Papier, Shampoo und Öl berücksichtigt werden. Die Textilverwendung von Hanf macht 5 % der in Kanada hergestellten Hanfprodukte aus.
Verlauf
Hanf war die erste Pflanze, die um 8000 v. Chr. im Inland angebaut wurde. in Mesopotamien (heute Türkei). Hanf wurde für Ballaststoffe und Nahrung angebaut. Es wurde um 6500 v. Chr. in Zentralasien geerntet. Einige Jahrhunderte später begann China mit dem Anbau von Hanf als Nutzpflanze und verwendete ihn später in der Medizin. Um 2700
Ab 1000
Die weltweite Hanfproduktion ist seit den 1960er Jahren rückläufig, von über 300.000 Short Tonnen (272.160 t) Hanffasern und Werg im Jahr 1961 auf 69.000 Short Tonnen (62.597 t) im Jahr 1997. Auf China entfallen 36% dieser Produktion und 73% der Getreideproduktion. Dieser ist im gleichen Zeitraum von 80.000 auf 37.000 Short Tons (72.576 auf 33.566 t) gesunken. Um 1994 gab es 23 Papierfabriken, die Hanffasern mit einer geschätzten Weltproduktion von 12.000 Short Tonnen (10.886 t) pro Jahr verwendeten. Die meisten dieser Werke befanden sich in China und Indien zur Herstellung von Druck- und Schreibpapier. Andere stellten Spezialpapiere her, darunter Zigarettenpapier. Die durchschnittliche Hanfzellstoff- und Papierfabrik produziert rund 5.000 Short-Tonnen (4.536 t) pro Jahr, verglichen mit Zellstofffabriken mit 250.000 Short-Tonnen (226.800 t) pro Jahr.
In den letzten zehn Jahren ist die Zahl der Unternehmen, die mit Hanfprodukten handeln und diese herstellen, jedoch dramatisch gestiegen. Der nordamerikanische Markt steckt noch in den Kinderschuhen, da Kanada gerade erst 1998 Hanfproduktion und -verkauf legalisiert hat. Hanfanbauversuche in den Vereinigten Staaten begannen ein Jahr später, obwohl es immer noch illegal ist, Hanf kommerziell anzubauen.
Rohstoffe
Bei der Faserverarbeitung werden, wenn überhaupt, nur wenige Chemikalien verwendet. Die Faser kann jedoch je nach hergestelltem Endprodukt mit anderen Materialien, wie beispielsweise synthetischen Fasern oder Harzen als Bindemittel, vermischt werden. Bei der Papierherstellung werden Wasser und Chemikalien (Natriumhydroxid oder Schwefelverbindungen) mit den Fasern vermischt, um die natürlichen Leimbestandteile zu entfernen.
Der Herstellungsprozess
Anbau und Ernte
Hanf ist eine einjährige Pflanze, die aus Samen wächst. Sie wächst auf verschiedenen Böden, wächst jedoch am besten auf Flächen, die hohe Maiserträge produzieren. Der Boden muss gut durchlässig, stickstoffreich und nicht sauer sein. Hanf bevorzugt ein mildes Klima, eine feuchte Atmosphäre und eine Niederschlagsmenge von mindestens 25-30 Zoll (64-76 cm) pro Jahr. Die Bodentemperatur muss mindestens 5,5-7,7 °C (42-46 °F) erreichen, bevor Samen gepflanzt werden können.
- 1 Die Ernte ist bereit für die Ernte hochwertiger Fasern, wenn die Pflanzen Mitte August für Nordamerika beginnen, Pollen abzugeben. Die Ernte für das Saatgut erfolgt vier bis sechs Wochen später. Faserhanf ist normalerweise 70-90 Tage nach der Aussaat erntereif. Es wird eine spezielle Maschine mit unabhängigen Zahnreihen und einem Häcksler verwendet. Um Hanf für Textilien zu ernten, werden spezielle Schneidegeräte benötigt. Mähdrescher werden zum Ernten verwendet
Ein Beispiel für Hanf und Hanffasern. Körnung, die so modifiziert sind, dass sich Maschinenteile nicht mit Bastfasern verheddern. - 2 Nach dem Schnitt werden die Stängel – je nach Witterung – vier bis sechs Wochen auf dem Feld geröstet (Entfernung des Pektins [Bindemittel] durch natürliche Umweltbelastung), um die Fasern zu lockern. Während die Stängel auf dem Feld liegen, werden die meisten Nährstoffe, die von der Pflanze extrahiert werden, durch die Zersetzung der Blätter an den Boden zurückgegeben. Die Stängel werden mit einer speziellen Maschine zur gleichmäßigen Röstung mehrfach gewendet und anschließend mit vorhandenen Heuerntegeräten zu Ballen gepresst. Die Ballen werden an trockenen Orten gelagert, einschließlich Schuppen, Scheunen oder anderen überdachten Lagern. Der Feuchtigkeitsgehalt von Hanfstängeln sollte 15% nicht überschreiten. Wenn sie für Fasern gepflanzt werden, reichen die Erträge von 2-6 Tonnen (1,8 bis 5,4 Tonnen) trockener Halme pro Acre oder von 3 bis 5 Tonnen (2,7 bis 4,5 Tonnen) Hanfballen pro Acre in Kanada.
Getreideverarbeitung
- 3 Hanfsamen müssen vor der Lagerung richtig gereinigt und getrocknet werden. Die Ölgewinnung erfolgt in der Regel mit einer mechanischen Expellerpresse unter Stickstoffatmosphäre, auch als mechanische Kaltpressung bekannt. Der Schutz vor Sauerstoff, Licht und Hitze ist entscheidend für die Herstellung eines schmackhaften Öls mit einer akzeptablen Haltbarkeit. Zur Entfernung von Öl werden auch Lösungsmittelextraktionsverfahren entwickelt, da sie höhere Ausbeuten erzielen. Solche Verfahren verwenden Hexan, flüssiges Kohlendioxid oder Ethanol als Lösungsmittel. Für Kosmetikhersteller können Raffinations- und Desodorierungsschritte erforderlich sein.
- 4 Eventuell ist ein Schälschritt erforderlich, bei dem die knusprige Haut des Samens mit einer Zerkleinerungsmaschine entfernt wird. Änderungen an der vorhandenen Ausrüstung können erforderlich sein, um die Samen von Schalenrückständen angemessen zu reinigen.
Faserverarbeitung
- 5 Um den holzigen Kern von der Bastfaser zu trennen, werden eine Reihe von Walzen (Brecher) oder eine Hammermühle verwendet. Die Bastfaser wird dann gereinigt und auf den gewünschten Kerngehalt und die gewünschte Feinheit kardiert, manchmal gefolgt von einem Zuschnitt und Ballenpressen. Nach dem Reinigen und Kardieren sind oft noch weitere Schritte erforderlich. Dazu zählen die Mattierung zur Herstellung von Vliesmatten und -vliesen, das Pulping (das Aufschließen von Faserbündeln durch chemische und physikalische Verfahren zu Fasern für die Papierherstellung) und die Dampfexplosion, eine chemische Entfernung der natürlichen Bindemittel zur Herstellung einer verwebbaren Faser . Komplette Verarbeitungslinien für Faserhanf haben eine Leistung von 2-8 Tonnen/Stunde (1,8-7,2 t/Std.).
Verpackung
- 6 Die Primärfaser wird zu einem stark komprimierten Ballen gepresst, ähnlich wie bei anderen Fasern wie Baumwolle, Wolle und Polyester. Andere Produkte, wie zum Beispiel Pferdeeinstreu, werden in einem komprimierten Ballen verpackt.
Papierherstellung
- 7 Bastfasern werden normalerweise für Papier verwendet, das mit Wasser und Chemikalien in einen kugelförmigen Tank, einen sogenannten Fermenter, gegeben wird. Diese Mischung wird bis zu acht Stunden bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck erhitzt, bis alle Fasern voneinander getrennt sind. Durch Waschen mit überschüssigem Wasser werden die Chemikalien und die extrahierten Bindekomponenten (Pektin) entfernt. Die sauberen Fasern werden dann einer Maschine zugeführt, die als Hollander-Schläger bezeichnet wird und aus einem großen Bottich besteht, der mit einem um eine horizontale Achse rotierenden Rad ausgestattet ist. Dieser bis zu 12 Stunden lange Schlagschritt schneidet die Fasern auf die gewünschte Länge und erzeugt die erforderliche Oberflächenrauhigkeit für eine einwandfreie Verklebung. Während dieses Schrittes oder um Tanks mit den Fasern zu trennen, werden manchmal Bleichchemikalien hinzugefügt. Der gebleichte Zellstoff wird dann zur Papiermaschine gepumpt oder zu einer Trockenheit gepresst, die für den Transport zu einer Papierfabrik an einem anderen Ort geeignet ist.
Qualitätskontrolle
Hanffasern werden auf Zugfestigkeit, Feinheit (Faserdurchmesser) getestet und die Farbe wird aufgezeichnet. Der Feuchtigkeitsgehalt wird während jeder Phase des Wachstums- und Produktionsprozesses aufgezeichnet. Auch der THC-Gehalt der Pflanze wird fortlaufend getestet, um sicherzustellen, dass der Gehalt die 0,3%-Marke nicht überschreitet. Die Auswirkungen von Hanf auf die Industrie werden noch erforscht. Festgelegte Standards werden ständig verändert und verändert.
Nebenprodukte/Abfälle
Der nicht verwendete geerntete Hanf wird verbrannt. Bei der Faserverarbeitung wird die Kernfaser eingespart und in der Regel zur Herstellung von Papier, Pferdeeinstreu oder Baumaterialien verwendet. Die meisten Hanfproduzenten recyceln die Kernfaser, indem sie Staub entfernen, dann zu Ballen pressen und verpacken. Der Staub kann zu Pellets gepresst werden, die als Brennstoff verwendet werden. Der Schmutz und die kleinen Späne des Kerns werden auch als nährstoffreicher Bodenzusatz verwendet.
Die Zukunft
Wo es legal ist, wächst die Hanfindustrie mit einer jährlichen Wachstumsrate von 20%. Weitere Nutzungsmöglichkeiten werden erschlossen. Hanfmehl hat beispielsweise gezeigt, dass es als Lebensmittelzutat für Aquakulturfarmen verwendet werden kann, insbesondere für Süßwasserfische und Garnelen. Sogar Hanfbier hat den kanadischen Markt erobert, obwohl es voraussichtlich ein kleiner Teil des Bierverkaufs bleiben wird. Auch Verbundwerkstoffe für die Bauindustrie werden untersucht.
Die Verwendung von Hanf als Nahrungsquelle kann die größte Anwendung werden, da Hanfsamen einen hohen Nährwert haben. Die Samen enthalten essentielle Fettsäuren, Protein, Kalzium, Eisen, Zink und die Vitamine B, C und E. Hanfsamen können zu Öl oder Mehl verarbeitet werden und können auch ganz gegessen werden, da sie ähnlich wie Pinienkerne oder Sonnenblumenkerne schmecken .
Die Aussichten für Hanf in den Vereinigten Staaten sind ungewiss, da der Anbau immer noch illegal ist. Es gibt 10 Staaten, die 1998 Gesetze erlassen haben, die den Anbau von Hanf zu Forschungszwecken erlauben – Arkansas, Kalifornien, Hawaii, Illinois, Minnesota, Montana, New Mexico, North Dakota und Virginia – und eine Reihe anderer Staaten erwägen dies. Das Bundesgesetz verbietet jedoch immer noch den Anbau von Industriehanf. Die Drug Enforcement Agency wird ihre Meinung ändern müssen, bevor in den Vereinigten Staaten ein Markt erschlossen werden kann. Sobald dies geschieht, könnte Hanf zu einer Milliarden-Dollar-Ernte werden, wenn genügend Investitionen und Zinsen vorhanden sind, die Preise wettbewerbsfähig sind und qualitativ hochwertige Produkte hergestellt werden können. Auch die Verarbeitungstechnik muss für höherwertige Produkte aufgerüstet werden.
Herstellungsprozess