Cáñamo industrial

Antecedentes

El cáñamo es una variedad distinta de la especie vegetal Cannabis sativa L. que crece hasta una altura de 4 a 15 pies (1,2 a 4,5 m) y hasta 0,75 pulgadas (2 cm) de diámetro. La planta consta de una capa interna llamada médula rodeada de fibra de núcleo leñoso, que a menudo se conoce como hurds. Las fibras de estopa forman la capa exterior. La fibra primaria del líber se une a la fibra central mediante pectina, una sustancia similar a un pegamento. Las fibras primarias se utilizan para textiles, cordelería y productos de papel fino. La fibra de núcleo similar a la madera se utiliza para lechos de animales, mantillo de jardín, combustible y una variedad de materiales de construcción.

Debido a la forma similar de la hoja, el cáñamo se confunde con frecuencia con la marihuana, otra planta de cannabis. La principal diferencia es su contenido de tetrahidrocannabinol (THC), el ingrediente que produce el colocón cuando se fuma. La marihuana puede contener hasta un 20% de THC, en comparación con menos del 1% del cáñamo industrial. A pesar de esta diferencia, algunos países se muestran reacios a legalizar el cultivo del cáñamo (especialmente los Estados Unidos), ya que existe el temor de que esto dificulte el control del uso de la droga. La mayoría de las variedades de cáñamo también tienen un tallo hueco que tiene un contenido de fibra muy alto (35%), a diferencia de las variedades de marihuana que suelen tener un tallo sólido con bajo contenido de fibra (15%).

Canadá es un país que ha legalizado el cáñamo, aunque con ciertas restricciones. La concentración máxima permitida de THC es del 0,3% y todos los productores de cáñamo deben someterse a una verificación de antecedentes penales, así como a obtener una licencia de Health Canada. A pesar de estas restricciones, la producción de cáñamo se ha triplicado en solo un año, de 6,175 acres (61,75 hectáreas) cosechadas en 1998 a casi 20,000 acres (200 hectáreas) en 1999. Más del 95% de los acres cultivados en 1999 en Canadá fueron para grano de cáñamo.

Los agricultores que cultivan cáñamo afirman que es un gran cultivo de rotación y que puede sustituir a casi cualquier cosecha. Crece sin necesidad de pesticidas y es bueno para airear el suelo. Por acre, una estimación afirma que el cáñamo genera más ingresos para los agricultores ($ 250- $ 300) que el maíz o la soja ($ 100- $ 200). Una cosecha completa de cáñamo solo tarda 90 días en crecer, lo que produce cuatro veces más papel por acre, en comparación durante un período similar de 20 años con las secuoyas en el noroeste de los Estados Unidos. Sin embargo, hay otras variedades de árboles que rinden de dos a tres veces más que el cáñamo.

Los defensores del cáñamo afirman que se puede usar en 25.000 productos diferentes, desde ropa hasta alimentos y artículos de tocador. Hasta el siglo XIX, el cáñamo se utilizaba en el 90% de las velas de lona, ​​aparejos y redes de los barcos (por lo que era un cultivo obligatorio en las colonias americanas). Hoy en día, la fibra de cáñamo se usa como reemplazo de la fibra de vidrio en componentes automotrices y se convierte en tela para revestimientos de ventanas, cortinas de baño y tapicería. China es el mayor productor mundial de tejido de cáñamo, mientras que India produce la mayor cantidad de cáñamo en general.

Otros productos hechos de fibra de cáñamo incluyen:aislamiento, tableros de partículas, tableros de fibra, cuerdas, cordeles, hilo, papel de periódico, cartón, papel, ropa de cama para establos de caballos y compost. Se ha descubierto que la ropa de cama de cáñamo es superior a la paja y otros materiales para establos de caballos para reducir el olor a amoníaco. La semilla de cáñamo se utiliza para fabricar metanol y aceite para calefacción, aceite para ensaladas, productos farmacéuticos, jabones, pintura y tinta.

Actualmente, 32 países, incluidos Canadá, Gran Bretaña, Francia y China, permiten a los agricultores cultivar cáñamo industrial. El mercado actual de cáñamo para ventas y exportaciones en América del Norte se estima en entre $ 50 y $ 100 millones por año. Las importaciones de los Estados Unidos de telas tejidas industriales hechas de cáñamo totalizaron $ 2.9 millones en 1997. El volumen de importación aumenta a alrededor de $ 40 millones cuando se incluyen otros productos, como papel, champú y aceite. Los usos textiles del cáñamo representan el 5% de los productos de cáñamo producidos en Canadá.

Historial

El cáñamo fue la primera planta que se cultivó en el país alrededor del año 8000 a. C. en Mesopotamia (actual Turquía). El cáñamo se cultivó para obtener fibra y alimento. Se registró como cosechado en Asia central alrededor del 6500 a. C. Varios siglos después, China comenzó a cultivar cáñamo como cultivo y luego lo usó en medicina. Hacia el 2700 A.C. , el Medio Oriente, África y la mayor parte de Asia usaban cáñamo para telas, cuerdas, medicinas y alimentos. El cáñamo se introdujo en Europa 400 años después. La hoja de papel más antigua que se conserva, un pergamino de cáñamo 100% chino, data del 770 d.C.

Desde 1000 A.C. Hasta el siglo XIX, el cáñamo era el cultivo agrícola más grande del mundo, donde también se utilizaba para papel y aceite para lámparas. Durante este período, varios libros conocidos, incluida la Biblia y Alicia en el país de las maravillas se imprimieron en papel de cáñamo y varios artistas famosos pintaron en lienzos de cáñamo. La primera cosecha en América del Norte fue plantada por un botánico francés en Nueva Escocia en 1606. Thomas Jefferson redactó la Declaración de Independencia de los Estados Unidos en papel de cáñamo y lo cultivó él mismo. Dos siglos más tarde, Estados Unidos y Canadá detuvieron el cultivo de cannabis en 1937 con la Ley del Impuesto a la Marihuana (que impuso un impuesto de un dólar por onza a cualquier fabricante de cáñamo), que luego se levantó durante el esfuerzo de la Segunda Guerra Mundial.

La producción mundial de cáñamo ha ido disminuyendo desde la década de 1960, de más de 300.000 toneladas cortas (272.160 t) de fibra de cáñamo y estopa en 1961 a 69.000 toneladas cortas (62.597t) en 1997. China representa el 36% de esta producción y el 73% de producción de cereales. Esto se ha reducido de 80.000 a 37.000 toneladas cortas (72.576 a 33.566 t) durante el mismo período. Alrededor de 1994, había 23 fábricas de papel que utilizaban fibra de cáñamo, con una producción mundial estimada de 12.000 toneladas cortas (10.886 t) por año. La mayoría de estas fábricas estaban ubicadas en China e India para producir papel de impresión y escritura. Otros producían papeles especiales, incluido el papel de fumar. La fábrica promedio de pulpa y papel de cáñamo produce alrededor de 5.000 toneladas cortas (4.536 t) por año, en comparación con las plantas de celulosa de madera con 250.000 toneladas cortas (226.800t) por año.

Sin embargo, en la última década, el número de empresas que comercializan y fabrican productos de cáñamo ha aumentado drásticamente. El mercado de América del Norte está todavía en su infancia ya que Canadá acaba de legalizar la producción y venta de cáñamo en 1998. Las pruebas de cultivo de cáñamo en los Estados Unidos comenzaron un año después, aunque todavía es ilegal cultivarlo comercialmente.

Materias primas

El procesamiento de fibra utiliza pocos productos químicos, si es que los hay. Sin embargo, la fibra puede mezclarse con otros materiales, como fibras sintéticas o resinas como aglutinantes, dependiendo del producto final que se esté fabricando. Para la fabricación de papel, se mezclan agua y productos químicos (hidróxido de sodio o compuestos de azufre) con las fibras para eliminar los componentes naturales del pegamento.

El proceso de fabricación

Cultivo y recolección

El cáñamo es una planta anual que crece a partir de semillas. Crece en una variedad de suelos, pero tiende a crecer mejor en tierras que producen altos rendimientos de maíz. El suelo debe estar bien drenado, rico en nitrógeno y no ácido. El cáñamo prefiere un clima templado, una atmósfera húmeda y una precipitación de al menos 25-30 pulgadas (64-76 cm) por año. La temperatura del suelo debe alcanzar un mínimo de 42-46 ° F (5.5-7.7 ° C) antes de que se puedan plantar semillas.

• 1 El cultivo está listo para cosechar fibra de alta calidad cuando las plantas comienzan a arrojar polen, a mediados de agosto para América del Norte. La cosecha de semillas se produce de cuatro a seis semanas después. El cáñamo de fibra normalmente está listo para cosechar en 70-90 días después de la siembra. Se utiliza una máquina especial con filas de dientes independientes y un picador. Para cosechar cáñamo para textiles, se requiere un equipo de corte especializado. Las cosechadoras se utilizan para cosechar Un ejemplo de cáñamo y fibras de cáñamo. grano, que se modifican para evitar que las piezas de la máquina se enreden con la fibra del líber.
• 2 Una vez que se corta la cosecha, los tallos se dejan reposar (eliminación de la pectina [aglutinante] por exposición natural al medio ambiente) en el campo durante cuatro a seis semanas, dependiendo del clima, para aflojar las fibras. Mientras los tallos permanecen en el campo, la mayoría de los nutrientes extraídos por la planta se devuelven al suelo a medida que las hojas se descomponen. Los tallos se voltean varias veces utilizando una máquina especial para enarrugar uniformemente y luego se empacan con el equipo de recolección de heno existente. Los fardos se almacenan en lugares secos, incluidos cobertizos, graneros u otro almacenamiento cubierto. El contenido de humedad de los tallos de cáñamo no debe exceder el 15%. Cuando se planta para obtener fibra, los rendimientos varían de 2 a 6 toneladas cortas (1.8-5.4t) de tallos secos por acre, o de 3-5 toneladas cortas (2.7-4.5 t) de tallos de cáñamo empacados por acre en Canadá.

Procesamiento de granos

• 3 Las semillas de cáñamo deben limpiarse y secarse adecuadamente antes de almacenarlas. La extracción de aceite generalmente se lleva a cabo utilizando una prensa de expulsión mecánica bajo una atmósfera de nitrógeno, también conocida como prensado mecánico en frío. La protección contra el oxígeno, la luz y el calor es fundamental para producir un aceite sabroso con una vida útil aceptable. También están surgiendo métodos de extracción con solventes para eliminar el aceite, ya que logran mayores rendimientos. Tales métodos utilizan hexano, dióxido de carbono líquido o etanol como disolvente. Es posible que los fabricantes de cosméticos requieran pasos de refinado y desodorización.
• 4 Es posible que se requiera un paso de descascarado, que elimina la piel crujiente de la semilla con una máquina trituradora. Es posible que se requieran modificaciones en el equipo existente para limpiar adecuadamente las semillas de los residuos de la cáscara.

Procesamiento de fibra

• 5 Para separar el núcleo leñoso de la fibra líber, se utiliza una secuencia de rodillos (rompedores) o un molino de martillos. Luego, la fibra de líber se limpia y se carda hasta obtener el contenido de núcleo y la finura deseados, seguido a veces de corte a medida y empacado. Después de la limpieza y el cardado, a menudo se requieren pasos secundarios. Estos incluyen esteras para la producción de esteras y vellones no tejidos, pulpado (la ruptura de haces de fibras por métodos químicos y físicos para producir fibras para la fabricación de papel) y explosión de vapor, una eliminación química de los aglutinantes naturales para producir una fibra tejible. . Las líneas de procesamiento completas para fibra de cáñamo tienen una producción que varía de 2 a 8 toneladas cortas / hora (1.8-7.2 t / h).

Embalaje

• 6 La fibra primaria se prensa en una paca muy comprimida, similar a otras fibras como algodón lana y poliéster. Otros productos, como la ropa de cama para caballos, se empaquetan en una paca comprimida.

Fabricación de papel

• 7 Las fibras de estopa se utilizan generalmente en papel, que se colocan en un tanque esférico llamado digestor con agua y productos químicos. Esta mezcla se calienta durante hasta ocho horas a temperatura y presión elevadas hasta que todas las fibras se separan entre sí. El lavado con agua en exceso elimina los productos químicos y los componentes aglutinantes extraídos (pectina). A continuación, las fibras limpias se introducen en una máquina llamada batidora Hollander, que consta de una gran cuba equipada con una rueda que gira alrededor de un eje horizontal. Este paso de batido, que dura hasta 12 horas, corta las fibras a la longitud deseada y produce la rugosidad superficial requerida para una unión adecuada. A veces se agregan productos químicos blanqueadores durante este paso o para separar los tanques con las fibras. La pulpa blanqueada se bombea luego a la máquina de papel o se prensa a una sequedad adecuada para su transporte a una fábrica de papel en otro lugar.

Control de calidad

Las fibras de cáñamo se prueban para determinar la resistencia a la tracción, la finura (diámetro de la fibra) y se registra el color. El contenido de humedad se registra durante cada etapa del proceso de cultivo y producción. El contenido de THC de la planta también se prueba de forma contigua para asegurarse de que el nivel no supere la marca del 0,3%. Todavía se están realizando investigaciones sobre los efectos que tendría el cáñamo en la industria. Los estándares establecidos se modifican y cambian constantemente.

Subproductos / Residuos

El cáñamo cosechado no utilizado se quema. Durante el procesamiento de la fibra, la fibra del núcleo se guarda y generalmente se usa para fabricar papel, ropa de cama para caballos o materiales de construcción. La mayoría de los productores de cáñamo reciclan la fibra central eliminando el polvo, luego empacando y empacando. El polvo se puede presionar para formar gránulos que se utilizan como combustible. La suciedad y las pequeñas virutas del núcleo también se utilizan como aditivo para el suelo con alto contenido de nutrientes.

El futuro

Donde es legal, la industria del cáñamo ha estado creciendo a una tasa de crecimiento anual del 20%. Se están desarrollando otros usos potenciales. Por ejemplo, la harina de cáñamo ha demostrado que puede usarse como ingrediente alimentario para granjas de acuicultura, específicamente peces de agua dulce y camarones. Incluso la cerveza de cáñamo ha entrado en el mercado canadiense, aunque se espera que siga siendo una pequeña parte de las ventas de cerveza. También se están investigando materiales compuestos para la industria de la construcción.

El uso de cáñamo como fuente de alimento puede convertirse en la aplicación más grande, ya que las semillas de cáñamo tienen mucho valor nutricional. La semilla contiene ácidos grasos esenciales, proteínas, calcio, hierro, zinc y vitaminas B, C y E. La semilla de cáñamo se puede convertir en aceite o harina y también se puede comer entera, ya que tiene un sabor similar a los piñones o las semillas de girasol. .

Las perspectivas para el cáñamo en los Estados Unidos son inciertas ya que todavía es ilegal cultivarlo. Hay 10 estados que aprobaron leyes en 1998 para permitir el cultivo de cáñamo con fines de investigación:Arkansas, California, Hawái, Illinois, Minnesota, Montana, Nuevo México, Dakota del Norte y Virginia, y varios otros estados lo están considerando. Sin embargo, la ley federal todavía prohíbe el cultivo de cáñamo industrial. La Agencia Antidrogas tendrá que cambiar de opinión antes de que se pueda desarrollar cualquier mercado en los Estados Unidos. Una vez que eso suceda, el cáñamo podría convertirse en una cosecha de mil millones de dólares si hay suficiente inversión e interés, los precios son competitivos y se pueden fabricar productos de alta calidad. La tecnología de procesamiento también debe actualizarse para obtener productos de mayor valor agregado.