CC BY
28
УДК 677.021.11.83
Н.П. ЛЯЛ1НА
Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
АЛГОРИТМ СТВОРЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕР1ГАЮЧИХ ТЕХНОЛОГ1Й ОДЕРЖАННЯ 1ННОВАЦШНО1 ПРОДУКЦП З1 СТЕБЕЛ БЕЗНАРКОТИЧНИХ
КОНОПЕЛЬ
У данш роботi розглянуто сфери застосування безнаркотичних конопель в Укра'т. Проведено поргвняльний анализ вирощування та використання конопель в рiзних кранах свiту. До^джено i обтрунтовано перспективн напрямки розвитку коноплярства в Укра'т. За результатами проведених до^джень та анализу, запропоновано алгоритм проведення наукових до^джень створення енергоресурсозберiгаючих технологт одержання iнновацiйноi продукцИ з безнаркотичних конопель.
Ключовi слова: безнаркотичш коноплi, конопляне волокно, коноплярство, коноплесировина, технологiчнi операцп.
Н.П. ЛЯЛИНА
Херсонский национальный технический университет
АЛГОРИТМ СОЗДАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ СТЕБЛЕЙ БЕЗНАРКОТИЧЕСКОЙ КОНОПЛИ
В данной работе рассмотрены области применения безнаркотической конопли в Украине. Проведен сравнительный анализ выращивания и использования конопли в различных странах мира. Исследованы и обоснованы перспективные направления развития коноплеводства в Украине. По результатам проведенных исследований и анализа, предложен алгоритм проведения научных исследований создание энергоресурсосберегающих технологий получения инновационной продукции из безнаркотической конопли.
Ключевые слова: безнаркотическая конопля, конопляное волокно, коноплеводства, конопляное сырье, технологические операции.
N.P. LYALINA
Kherson National Technical University
ALGORITHM OF THE ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES FOR OBTAINING OF INNOVATIVE PRODUCT STEMS FROM NON-NARCOTIC HEMP
This paper discusses the application of non-narcotic hemp in Ukraine. A comparative analysis of the cultivation and use of cannabis in different countries. Investigated and reasonably promising areas of hemp in Ukraine. The results of the research and analysis, an algorithm research creating energy-saving technologies to produce innovative products non-narcotic hemp.
Keywords: non-narcotic hemp, hemp fiber, hemp, raw hemp, technological operations.
Постановка проблеми
На сьогодшшнш день безнаркотичш конопл1 е одним i3 найцшшших вид1в текстильно! сировини, традицшно! для нашо! держави, яка зараз майже не використовуеться вичизняними виробниками.
Коноши е одшею з найстародавшших техшчних культур, вщомо! людству понад 5 тис. рошв. 1х широке застосування викликане надзвичайно цшними споживчими властивостями продукцп та вщсутшстю особливих географiчно-зональних вимог до вирощування.
У всьому свт визнано, що вироби з волокна конопель характеризуются тдвищеною мщтстю i антистатичними властивостями, яш е незамшними для r^^i легко! промисловосп.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй
Коноплi - це необмежет текстильнi можливостi. Конопляне волокно вiдрiзняеться мiцнiстю, стiйкiстю проти гниття при тривалому перебуваннi у водi, i тому вiдвiку сложило кращим матерiалом для канатiв, вiрьовок, риболовецьких снастей, мшшв, брезенту, полотна i парусини. Конопляне волокно в 10 р^в мщтше за бавовняне i може використовуватися у виробнищга всiх титв одягу. При тому виготовлена з конопель тканина набагато корисна для шшри, шж просочена хiмiкатами бавовна.
Висок1 врожа! стебел роблять конопш бiльш конкурентоспроможними порiвняно з люовими насадженнями при використаннi на енергетичш цiлi, тому що рiчний прирют одного гектару лiсу,
наприклад сосни, складае 2,5м3 деревини, тда як конопл можуть дати до 10м3. Виробництво енергп з конопель може здшснюватися у дек1лькох напрямках: спалювання для вироблення електроенергп i обiгрiву примiщень, виробництво синтетичного газу, дизельного пального, ферментного спирту тощо. Осшльки у конопель значний вмют целюлози, то розробка екологiчно безпечно! технологи отримання рiзних видiв паперу розкривае перспективи встановлення нових лшш на базi iснуючих пенькозаводiв. З конопель, зiбраних на одному гектара можна отримати в чотири рази бшыне паперу, шж з дерев, вирощених на так1й же площi за той же час. Для виробництва целюлози використовуеться менше !дких i токсичних хiмiкатiв, чим з деревини. Конопляний папiр не потребуе вибiлювання хлором.
Крiм того, вщходи виробництва можуть бути використаннi для виготовлення рiзних будiвельних матерiалiв: костробрикепв, блоков, облицювально! плитки, цегли.
Конопляне масло може тсля рафiнування вживатися в !жу, проте застосовуеться головним чином для виробництва олiфи, лашв, фарб, мила. Макуха, що залишаеться пiсля вiджимання масла, е висококалоршним кормом для тварин. У фармакологи використовують насiння конопель, а також рiзнi витяжки iз зелено! маси як снодшт i заспокiйливi засоби.
З насшня i стебел конопель можна отримувати вугiлля, метанол, i бензин, при згораннi яких не видмтимуться сiрковмiснi i хiмiчнi речовини, що забруднюють повiтря.
Отримане вугшля можна спалювати на електростанцiях зашсть звичайного, а метанол - у двигунах автомобшв. З конопель можна також отримувати етанол (звичайний спирт) для додавання до бензину, за такою технолопею зараз отримують гiдролiзнi спирти з деревно! тирси. 1нший спосiб отримувати пальне - використовувати олш з насiння. Деяк1 дизельш двигуни можуть працювати на чистш коноплянiй олп [1].
Одна з численних областей застосування конопель - конструкцшт матерiали. Рослину можна використати при виготовленш пресованих плит або пластика на основi целюлози.
Коноплярство - потенцшно економiчно вигiдна, експортовано орiентована перспективна галузь АПК, яка е галуззю рослинництва, що виробляе сировиннi ресурси для легко! промисловосп, забезпечуючи продукцiею внутрiшнiй ринок.
Конопляна галузь характеризуеться сукупнiстю пiдприемств, пов'язаних економiчними вiдносинами для виробництва сировини i к1нцево! продукцi!. Особливiстю !! функцiонування на даний час е зменшення обсягiв виробництва сировини.
Остант дослiдження кон'юнктури свiтового ринку i попиту показують, що в даний час i в найближчому майбутньому лщируюче положення залишаеться за виробами з натуральних волокон. Така популяршстьпояснюеться !х особливими властивостями.
Основою ефективного виробництва яшсно! коноплепродукцi! е правильний вибiр технологi! та технологiчних комплекав машин для виконання всiх виробничих процесiв з урахуванням природних, ктматичних та економiчних умов сiльськогосподарських тдприемств.
У коноплярствi Украни до кшця ХХ столiття рc8рiзняли два види посiвiв в залежностi вiд !х призначення: посiви, що вирощують для одержання волокна, як1 називають зеленцевими, i посiви для одержання насшня та волокна - двобiчного використання. Цi технологi! цiлком задовольняли виробництво за рахунок низьких цiн на енергоносп та вiдсутностi дефiциту робочо! сили. Але цi технологi! потребують використання цiлого комплексу спецiально! техшки, як1й властива низька продуктивнiсть [2].
Сучасш ринковi умови, вимагаючи нових пiдходiв до розроблення технологiй, повинш враховувати прогнози щодо попиту на конкретний вид коноплепродукцп. Напрямки використання конопель змiнюються, що в свою чергу, вимагае змш в технолопях вирощування i збирання, як1 повинш бути енергоощадними та екологiчними.
У кра!нах Захiдно! Свропи, Канадi розповсюджена технологiя вирощування конопель для отримання насшня та лубу. Зпдно з щею технологiею насiння конопель збирають зернозбиральними комбайнами, а стебла збирають машинами загального сшьськогосподарського призначення або спещальними машинами. Наприклад, в Шмеччиш зi стебел виробляють луб, який застосовують в композитних матерiалах, у машинобудуванш. У кра!нах Пiвнiчно! Америки i Францi! коноплi широко використовують для виробництва текстильних матерiалiв, целюлози i багатьох iнших виробiв.
Аналопчш технологi! збирання конопель i !! переробки знаходять розповсюдження i в Укра!ш. Досвiд роботи 1нституту луб'яних культур в цьому напрямку, дае змогу зробити висновок про перспектившсть використання цих технологш, особливо це важливо для забезпечення галузi коноплярства насшням. За даними технологiями можуть бути мехашзоваш процеси збирання i первинно! переробки [3].
Формулювання мети дослiдження
Сфера використання продукцп з конопель постшно розширюеться, розробляються новi бiльш досконалi технологi! вторинно! переробки, постiйно вщбуваеться удосконалення технологiй збирання i
тсля збирально! переробки стебел та насшня конопель. Тому метою роботи е розробка наукових основ створення еколопчних технологiй переробки стебел безнаркотичних конопель.
Викладення основного матерiалу дослiдження
Вщомо, що коноплi вiдносяться до традицшно! рослинно! техшчно! сировини, сфера застосування яко! в нашiй кра!ш та у свт постiйно розширюеться. Особливо це стосуеться виробництва екологiчно безпечних товарiв.
З усiх частин рослини найбшьш цiнним е стебло, яке становить близько 60-70% вщ загально! сухо! маси. 1з стебла отримують волокно. 1з насiння конопель виробляють олiю, яка використовуеться в харчовш, хiмiчнiй i фармацевтичнiй промисловостях у межах нашо! кра!ни та всього свиу.
Коноплi е однiею з найважливших культур, як1 рекультивують забруднеш землi, тому що вони здатш витягувати iз землi майже ва шкiдливi речовини та вiдновлювати родючють грунтiв.
Зростання попиту на конопляне волокно у свт пов'язане з розширенням напрямiв його нетрадицiйного використання та замiни синтетичних матерiалiв.
Сьогодш Укра!на мае потенцiйнi можливостi для стабшзацп стану та подальшого розвитку коноплепереробно! галузi. Це, насамперед, багаторiчнi традицп та досвiд виробництва коноплепродукцп, сприятливi природно-клiматичнi умови для вирощування конопель та одержання високих врожа!в волокна й насiння, наявнiсть, хоча й застаршо!, мaтерiaльно-технiчно! бази, а також створеш високопродуктивнi сорти конопель, яш не поступаються, а, навпаки, за всiма показниками врожайностi перевершують сорти шшо! традицшно! для Укра!ни культури - льону.
Останнiм часом, у свт вщбуваеться стрiмке збшьшення попиту на екологiчно чистi вироби, виготовленi iз натурально! сировини. Цшш товарознавчi характеристики натуральних волокон, в тому чи^ i конопляних, пов'язаш зi специфiчними природними властивостями, i вони не можуть бути замшеш iншими видами волокон у певному асортименп виробiв. Сьогоднi коноплi привертають до себе велику увагу як дослщнишв, так i виробник1в.
На даний час в Укр аш устшно розвиваються насiнневий, енергетичний (ТОВ «Елiфiбр»), текстильний (ТОВ «Агро-Ханф»), олшно-харчовий (ФГ «Кравець О.П.», «Кунчанський») та iншi напрямки використання технiчних конопель. Ва члени Асоцiaцi! «Укра!нськ1 техшчш коноплi» вважають, що досягнутi результати селекцп зi створення ненаркотичних i високопродуктивних сортiв конопель дозволили не тшьки зберегти високу ефективнiсть свггово! гaлузi ко впляр тва, але i забезпечити функцiонувaння на територи Укра!ни високоприбуткових експортноорiентовaних шдприемств, використовуючи нaцiонaльну конопляну сировину [4].
У зв'язку зi створенням в Укра!ш селекцiонерaми нових високопродуктивних сортiв безнаркотичних конопель з новими товарознавчими характеристиками, !х переробка за традицшною технолопею не дозволяе одержувати волокно високо! якостi. У зв'язку з цим перед коноплепереробною галуззю зараз постала необхщшсть в розробцi або удосконаленш нaйбiльш ефективних способiв одержання зi стебел безнаркотичних однодомних конопель високояшсного волокна, придатного для виготовлення широкого асортименту виробiв. Ефективна первинна обробка стебел конопель неможлива без розробки енергоресурсозберiгaючих технологiй для одержання шновацшно! продукцi! зi стебел безнаркотичних конопель та забезпечення коноплепереробних пiдприемств новим, бшьш високопродуктивним ефективним технологiчним обладнанням, застосування якого сприятиме полiпшенню якосп, розширенню асортименту та зменшенню собiвaртостi волокна [5].
Для пiдтвердження науково! гiпотези та розвитку теоретичних основ одержання шновацшно! продукцп зi стебел безнаркотичних конопель, а також визначення сфер його застосування розроблено узагальнений алгоритм проведення наукових до^джень зi створення енергоресурсозберiгaючо! технологi! переробки безнаркотичних конопель, яш наведено на рис. 1.
Порiвнюючи рiвень розвитку коноплярства та коноплепереробки в Укрa!нi з шшими державами свiту, необхiдно зазначити, що ця культура, маючи величезний потенцiaл, у нaшiй крa!нi не використовуеться в повному обсязг Якщо в iнших кра!нах свiту виробництво коноплеволокна збiльшилося з 57,5 тис. тонн у 1996 рощ до 115 тис. тонн у 2005 рощ, то в нашш кра!ш, навпаки, у цей перюд спостершаеться ст^мке зменшення його виробництва та скорочення посiвних площ iз 3200 до 1940 га. Ця негативна тенденщя, на жаль, зберiгaеться й надалт у 2008 рощ площа посiвiв конопель становила 880 га, а у 2009 рощ - лише 360 га . Валовий збiр волокна конопель ст^мко зменшуеться. Так, у 2002 рощ вш становив 5700 ц, а у 2009 рощ зменшився в 57 рaзiв, досягнувши критично! позначки -100 ц [6].
Необидно зауважити, що ситуащя, яка склалася в галуз^ зумовлена важким економiчним станом кра!ни, а також деякими важливими чинникaми:вiдсутнiстю фiнaнсово! п1дтримки з боку держави як для виробниюв сировини, так i для переробник1в; досить низькими зaкупiвельними цiнaми на конопляну солому та тресту; ввдсуттстю тдприемств, як1 випускають спецiaльнi машини та обладнання для збирання й переробки сировини, що призвело до застаршосп та зношеност1 парку коноплепереробно! техтки.
Рис. 1. Алгоритм проведення наукових дослвджень 3i створення енергоресурсозбер^аючоТ технологи переробки стебел безнаркотичних конопель для одержання шновацшно!' продукцп
Скорочення посiвних площ конопель в yKpaÏHi поршняно 3i cbîtobhmh масштабами спричинено вiдсутнiстю попиту на довге та коротке коноплеволокно в нашш деpжавi, тобто впчизняного ринку збуту пpодукцiï коноплевиробництва (внутршньо1 тоpгiвлi), неможливiсгю pеалiзацiï uieï продукци на зовнiшнiх ринках внаслвдок ïï низько1 якосп, а також вузькою сферою застосування коноплеволокна.
Проте, слад зазначити, що Укpаïна мае можливосп для стабiлiзацiï стану та подальшого розвитку коноплепереробно1 галузi. Це, насамперед, спpиятливi пpиpодно-клiматичнi умови для вирощування конопель та одержання високих вpожаïв волокна i насiння, а також використання високопродуктивних сорив конопель, яю не поступаються за всiма показниками iншiй тpадицiйнiй для Укpаïни культури -льону.
Висновки
Отже, свгговий i вичизняний досвщ використання коноплесировини сввдчить, що вирощування й переробка конопель знаходяться в Укра!ш у кризовому станi, зумовленому вщсутшстю попиту на довге та коротке конопляне волокно на внутршньому споживчому ринку.
Таким чином, розробка енергоресурсозбер^аючих технологiй переробки стебел безнаркотичних конопель з метою одержання шновацшно! продукцп сприятиме виходу коноплепереробно! галузi Укра!ни з кризового становища та розширенню сфери застосування конопляно! сировини.
Список використаноТ лiтератури
1. Вировець В.Г., Баранник В.Г., Гiлязетдiнов Р.Н. та ш. Коноплi: монографiя / за ред. М.Д. Мигаля, В.М. Кабанця. - Суми: Видавничий будинок «Еллада», 2011. - 384 с.
2. Хреншков А.С. Культура конопель в Украш. - К., 1955. - 227 с.
3. Пявка И.М., Баранник В.Г., Артеменко Н.М. Резервы подъема экономики коноплеводства в условиях развивающихся рыночных отношений // Технология возделывания и уборки конопли: Сб. науч.тр. института лубяных культур УААН. - Глухов, 1991.- С.92-99.
4. Чамов Ю.С. Лубяные культуры. - М., 1982. - 236 с.
5. Ордина Н.А. Структура лубоволокснитых растений и ее изменение в процес се переработки. - М.: Легкая индустрия, 1978. - С.17-70.
6. Чурсша Л.А., Богданова О.Ф., Лялша Н.П., Резвих Н.1. Товарознавство i стандартизацiя продукцп безнаркотичних конопель: монографiя / пiд. ред. Л.А. Чурсшо!. - Херсон: ПП Вишемирський В.С., 2012. - 308 с.
7. Голобородько П.А. ^rorai тдкорюють свiт / П.А. Голобородько, В.Г. Вировець // Пропозищя. -1999. - №5. - С. 26-27.
8. Мохер Ю.В. Актуальш проблеми вiдродження коноплярства в Укра!ш / Ю.В. Мохер, В.Г. Баранник // Бюлопя, вирощування, збирання та первинна переробка льону i конопель: зб. наук. праць. - Вип. 3. - Глухiв: 1нститут луб'яних культур УААН, 2004. - С. 177-192.
