Są łatwe w uprawie, znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu i znakomicie wpisują się w główne założenia gospodarki cyrkularnej. Badania w zakresie wykorzystania konopi włóknistych prowadzą naukowcy z Politechniki Wrocławskiej.
Włókna roślinne zawsze stanowiły cenny surowiec. Ich klasyczne wykorzystanie to przemysł tekstylny i odzieżowy (przędza i tkaniny), rolnictwo (pasza, ściółka, sznury i liny), przemysł papierniczy (papier konopny), budownictwo (prefabrykowane bloczki i płyty budowlane, izolacje, beton konopny), materiały spożywcze (olej konopny i nasiona, mąka konopna czy suplementy na bazie konopi). Konopie ze zrównoważonych plantacji to również cenne biopaliwo dla energetyki i sektora grzewczego.
Konopie włókniste są źródłem surowców i materiałów dla przemysłu, które wpisują się w założenia gospodarki cyrkularnej i zrównoważonego rozwoju. Niegdyś szeroko stosowane zostały swego czasu wyparte przez syntetyczne zamienniki, tworzywa sztuczne, którymi dosłownie zachłysnął się świat. Dziś, gdy znamy już koszty środowiskowe plastiku i jego niekorzystny wpływ na ekosystemy, wracamy do idei zastąpienia tworzyw sztucznych surowcami odnawialnymi – tłumaczy prof. Bartosz Kaźmierczak, dziekan Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej.
Mniej znane zastosowanie to przemysłowa produkcja materiałów kompozytowych na bazie konopi. Biokompozyty konopne to obecnie coraz popularniejszy kierunek badań naukowych oraz prac rozwojowych i wdrożeniowych. Kompozyty konopne już znajdują zastosowanie w meblarstwie, w budownictwie, w przemyśle motoryzacyjnym czy w produkcji bioplastiku.
Oprócz bezpośredniego wykorzystania konopi włóknistych jako źródła surowców, możemy też mówić o ich zastosowaniach pośrednich. Przykładem jest choćby ich stosowanie w procesach rekultywacji zdegradowanych terenów i podłoży na terenie miast – wyjaśnia prof. Kaźmierczak.
Warto podkreślić, że dawna zabudowa, skutki długoletniej działalności gospodarczej czy intensywnego transportu wyjaławiają i „zbijają” grunt, a naturalne procesy retencyjne gruntu zostają spowolnione lub wstrzymane. W efekcie po wystąpieniu opadów deszczu (w szczególności nawalnych) woda nie wsiąka, tylko występuje bardzo intensywny spływ powierzchniowy. W mieście pojawia się zagrożenie lokalnymi podtopieniami i powodziami błyskawicznymi.
Nowe osiedla często powstają właśnie na takich zdegradowanych terenach poprzemysłowych lub po innej intensywnej, działalności gospodarczej. Proces przywrócenia tych obszarów przeprowadza się poprzez mechaniczne usunięcie podłoża, co jest procesem szybkim, lecz bardzo kosztowym – wyjaśnia naukowiec. – Alternatywną metodą, wolniejszą, lecz ekologiczną i zgodną z założeniami zrównoważonego rozwoju i gospodarki cyrkularnej, jest wykorzystanie roślinności do przywrócenia pierwotnych właściwości zdegradowanego gruntu. I właśnie w tym zakresie konopia przemysłowa oferuje korzystne właściwości, szczególnie w zakresie zdolności do odtwarzania struktury gleby i poprawy stosunków wodno-powietrznych gleby. Co więcej, po spełnieniu swojej funkcji nadal możemy ją wykorzystać bezpośrednio jako źródło surowca, czyli np. włókien – dodaje.
Plusy i minusy
Chociaż obecnie w przemyśle jest wiele sposobów pozyskiwania włókien organicznych – zarówno roślinnych, jak i odzwierzęcych – to okazuje się, że konopie przemysłowe mogą być pod tym względem dużo bardziej efektywne.
Konopie włókniste to materiał naturalny, źródło ekologicznych surowców o zerowym śladzie węglowym i biodegradowalnych. Są w stanie zaadaptować się do trudnych warunków glebowych, można je uprawiać w naszej szerokości geograficznej, warto też pamiętać o korzystnym ekonomicznie i środowiskowo aspekcie jej upraw. Co więcej, także niewłókniste części rośliny, traktowane obecnie jako odpad, mają potencjał do wykorzystania jako surowiec. Te wszystkie aspekty mają jeden wspólny mianownik – wpisywanie się w założenia gospodarki cyrkularnej oraz budowanie bezpiecznej i odpornej gospodarki – podkreśla dr hab. Karol Leluk, prodziekan ds. badań naukowych i współpracy na Wydziale Inżynierii Środowiska PWr.
Dodaje, że nie ma jednak jednak surowców idealnych, a na konopie nie możemy patrzeć, jak na materiały syntetyczne – włókna szklane, aramidowe czy węglowe. Problemem dla przetwórstwa przemysłowego są m.in. zmienne właściwości mechaniczne i fizykochemiczne włókien zależne od odmiany i warunków uprawy, ich niska odporność na podwyższoną temperaturę i promieniowanie UV oraz niska adhezja z materiałem matrycy polimerowej.
Opracowując innowacyjne technologie i rozwiązania inżynierskie dla przemysłu konopnego uwzględniamy te cechy na wszystkich etapach procesu, a więc od składowania surowca, przez wiązanie w kompozycie aż po zagospodarowanie odpadów – zaznacza dr hab. Karol Leluk. – Uzyskane biomateriały charakteryzują się zadowalającymi właściwościami wytrzymałościowymi, a kompozyty hybrydowe mogą być także użyte jako materiały opakowaniowe o niskim negatywnym oddziaływaniu na środowisko naturalne.
Ogromną zaletą włókien naturalnych, w tym konopnych, jest przede wszystkim odnawialność w rozumieniu zasad gospodarki obiegu zamkniętego. Wpisują się one w programy dotacji i pożyczek na wsparcie rozwoju tzw. zielonych technologii i transformacji przedsiębiorstw w kierunku zero-emisyjnych jednostek.
Szerokie badania
Badania w zakresie wykorzystania konopi są prowadzone właśnie na Wydziale Inżynierii Środowiska. Zespół pod kierunkiem dr hab. inż. Stanisława Frąckowiaka opracował nowe kompozyty polimerowe oparte o surowce naturalne, w tym właśnie włókna konopne.
Dysponujemy już i wciąż rozwijamy szeroką bazę odnawialnych materiałów polimerowych, spełniających stawiane im wymagania użytkowe. W pracach badawczych skupiamy się na wytwarzaniu kompozytu o zadowalających właściwościach mechanicznych i w konkurencyjnej cenie. Spełnienie tych dwóch warunków jest podstawą powodzenia w komercjalizacji wytworzonego rozwiązania – mówi dr hab. Karol Leluk.
Na Politechnice Wrocławskiej testowane są także zdolności do biologicznego rozkładu opracowanych biomateriałów w ramach oceny całego cyklu życia produktu. Sprawdza się również cechy nowych materiałów w aplikacjach typowych dla inżynierii środowiska, np. jako materiały tłumiące w walce z hałasem.
Wkrótce naukowcy z Wydziału Inżynierii Środowiska będą mogli także korzystać ze zmodernizowanego laboratorium, które pozwoli na rozszerzenie badań związanych z opracowaniem i testowaniem nowych biomateriałów.
Wytworzenie kompozycji polimerowej to tylko część sukcesu. Dużo zależy od utrzymania dokładnych składu i charakterystyki wytworzonych materiałów, szczególnie w kontekście ich aplikacyjności. Wyposażenie laboratorium umożliwia m.in. wytłaczanie materiału, wtrysk wyprasek, prasowanie gotowych do badań elementów, badania wytrzymałościowe w próbach statycznego zginania i rozciągania, badania udarności, przepuszczalności wobec par i gazów oraz graficzne zobrazowanie struktury z wykorzystaniem mikroskopu SEM – wyjaśnia dr hab. Karol Leluk.
Nowe laboratorium umożliwi prowadzenie innowacyjnych badań rozwojowych i wdrożeniowych, realizację międzynarodowych i krajowych projektów badawczych oraz zleceń dla przemysłu.
źródło: PWr
Ciekawe które to już badania nt. konopi. Taka wspaniała roślina - a jeszcze świata nie zbawiła.
Jakoś te badania się mocno przeciągają w czasie.
A kogo to obchodzi, może gdyby badali konopie indyjskie