8.2.1 Vlastnosti konopných surovin a hlavní oblasti jejich využití

8.2.1
Vlastnosti konopných surovin a hlavní oblasti jejich využití
Stonek je zdrojem vlákna (25–35 %) a døevnatého pazdeøí (60–80 %). Primární konopné vlákno obsahuje až 74 % celulózy, sekundární vlákno – koudel – pøibližnì
36 % celulózy a 31 % hemicelulózy [152]. Podle Šapošnikova [142] obsahuje konopné
vlákno 77 % celulózy, 9,3 % inkrustaèních látek, 0,56 % rostlinných voskù a tukù,
3,48 % vodního extraktu, 8,84 % vody a 0,82 % popela. Konopné vlákno dosahuje délky až 4,5 m, oproti 2 cm délky vlákna bavlnìného, pøièemž je nepomìrnì pevnìjší (asi
8×) a trvanlivìjší (asi 4×).21 Bavlna, pøestože její výmìra tvoøí pouze 2,4 % svìtovì obdìlávaných ploch, spotøebuje 14 % pesticidù a 7,54 % umìlých hnojiv použitých v zemìdìlství. Na kilogram hmoty spotøebuje bavlna nejvíce vody. Její pìstování zpùsobuje obrovské škody na životním prostøedí. Napøíklad Aralské jezero v Uzbekistánu
ztratilo od roku 1960 v dùsledku intenzivního zavlažování polí s bavlnou 80 % svého
objemu. V podobném pomìru se ztenèil poèet živoèišných druhù žijících v jezeøe a jeho okolí. Nemoci, které sužují místní populaci (mj. rakovina, onemocnìní ledvin a jater, vysoká kojenecká úmrtnost) jsou oznaèovány souhrnným pojmem pesticidní
AIDS [24, s. 69–71]. Konopí je naproti tomu vhodnou plodinou pro ekologické zemìdìlství. Jak dokládá tabulka 8.1, pìstování konopí je energeticky šetrnìjší.
Tab. 8.1 Ekologická rovnováha (požadavky a emise primární energie) pro pìstování a sklizeò
konopí a bavlny [175]
plodina
PES
(GJ)
CO2
(kg)
N2O
(kg)
CO2-Ek
(kg)
SO2
(kg)
NO2
(kg)
SO2-Ek
(kg)
konopí
8,2
544
1,3
947
1,2
4,5
4,4
bavlna
25,2
1680
3,0
2650
2,5
14,8
12,9
mìrná jednotka = jedna metrická tuna vlákna, PES = primární energetická spotøeba, CO2 Ek = CO2 ekvivalent, pøíspìvek ke skleníkovému efektu, SO2 Ek = SO2 ekvivalent, pøíspìvek k celkovému zakyselení
Ze skupiny lýkových rostlin (lnu, ramie, juty, kopøivy) má konopí nejjemnìjší a na
omak nejmìkèí vlákno. Vyznaèuje se vysokou pevností v tahu, zároveò pružností
a odolností vùèi teplu: pøi 370 °C dochází ke zmìnám barvy, nad 1000 °C uhelnatí, ale
nevzplane. V dùsledku chybìjících bílkovin jsou vlákna pøirozenì chránìna pøed napadením moly a jinými hmyzími škùdci, dobøe odolávají také hnilobám. Konopné
vlákno má tvar polygonového hranolu, který rozptyluje a pohlcuje zvuk a UV záøení.
Díky tomu zadrží konopné tkaniny až 95 % UV záøení [113]. Ostatní textilie tkané
z bìžných surovin, jako je bavlna, zadrží 30–60 % [57]. Obsah kyslíku v samotném konopném vláknu nedovoluje tvoøení anaerobních bakterií [113]. Tkaniny z konopí mají
pøirozený lesk, nasáknou mnoho vody a dobøe se proto barví [127]. Konopné textilie
jsou pro své antistatické vlastnosti a aerobní strukturu vhodné pro alergiky.
Použití vlákna je velmi rozmanité: ve stoprocentních i smìsových tkaninách na obleèení, obuv, ložní prádlo aj. domácí textilie; lana, provazy a nitì; ve stavebnictví a instalatérství jako izolaèní materiál (koudel), jako zpevòovací materiál v pozemních
a vodních stavbách (geotextilie); v automobilovém prùmyslu pro výrobu bioplastù
a kompozitních materiálù, brzdových destièek, èalounìní; v leteckém a kosmickém
prùmyslu také pro výrobu vnìjšího pláštì; ve sportovním odvìtví pro skelety lyží,
snowboardù, skateboardù apod.; vysoce kvalitní smìsový èi 100% papír a další materiály na bázi celulózy atd.
Konopný vlákenný izolaèní materiál je oproti minerálním izolaèním materiálùm
100% rozložitelný. Je použitelný na izolaci støech, zdí i podlah. Pøipisují se mu skvìlé
tepelné a zvukovì izolaèní vlastnosti [121]. V posledních letech, s pøijetím smìrnic EU
o povinné likvidaci a recyklaci automobilù22 aj. spotøebního zboží, nabývá na významu
uplatnìní vlákna jako rozložitelné složky v tzv. bioplastech. Odborníci považují sektor
bioplastù, pøedevším pak novou technologii lisování vstøikováním smìsi polypropylenu a pøírodního vlákna za spícího giganta a pøedpovídají výrazný rùst tohoto odvìtví
[69]. Bioplasty vyrábìné jako smìs vlákna a umìlého plnidla jsou lehèí, pevnìjší,
pružnìjší v pøírodì rychleji rozložitelné než 100% ropné plasty a další konvenèní materiály (napø. kovy). Použité v automobilech zlepšují jejich užitné vlastnosti: snižují
spotøebu i hluk v kabinì a zvyšují odolnost pøi nárazu [50]. Z obnovitelné konopné bunièiny mùže být ale vyrábìno také napø. plastové vodovodní potrubí aj. konstrukèní
prvky i pøedmìty denní spotøeby [121]. Z tzv. konopného kamene (hempstone) se vyrábí hudební nástroje, nábytek atd.
È
Od starých Èíòanù pøevzala již støedovìká kultura znalost výroby papíru recyklací
konopných textilií. Papír lze vyrábìt také pøímo z vlákna èi pazdeøí. Konopný papír je
pevný, odolává rozkladu a èasem nežloutne jako papír døevitý. Díky mnohonásobnì
vyšší pevnosti konopného vlákna jej lze také vícekrát recyklovat (3× bez viditelného
zhoršení kvality). Nízký obsah ligninu v konopném vláknu i pazdeøí (4–10 %) umožòuje jeho ekologicky pøijatelnìjší bìlení bez použití silných slouèenin chlóru [23].
Orientace na výrobu papíru z konopí by mohla významnì omezit kácení lesù a tropických pralesù. Podle výzkumu provedeného roku 1916 vìdci z amerického ministerstva
Tab. 8.2 Porovnání výhøevnosti energetických rostlin [119]
spalné teplo (s pope- výnosy suché hmoty
lovinami) MJ.kg–1
t.ha–1
rostliny jednoleté
konopí seté
øepka sláma
GJ.ha–1
18,060
12,05
217,62
17,484
4,74
82,87
19,444
37,5
729,15
17,751
43,0
17,581
17,519
13,4
8,81
763,29
235,58
154,34
rostliny vytrvalé
køídlatka
šťovík krmný
sléz topolovka
slézy krmné
zemìdìlství je výnos hmoty využitelné pro výrobu papíru u konopí 4krát vyšší než
u stromù [25]. Navíc, konopí je dostupné každoroènì, zatímco lesy, pøestože vysazované v rychle rostoucích monokulturách, rostou alespoò 30 let.
Konopné pazdeøí tvoøí pøibližnì 2/3 konopného stonku. Døevitý materiál vyniká lehkostí a savostí (dokáže vstøebat až pìtinásobek vlastní hmotnosti). Obsahuje
32–38 % celulózy a øadu minerálních látek, napø. køemík [98, 152]. Dobøe hoøí – výhøevností se vyrovná bukovému døevu (tab. 8.2). Pazdeøí se používá jako:
• podestýlka pro chovná, hospodáøská a domácí zvíøata – kromì vysoké savosti vyniká snadnou manipulací, omezením zápachu a antiseptickými vlastnostmi,
• stavební materiál – napø. jako základ betonových smìsí23 pro nosné konstrukce,
omítky i podlahy s výbornými tepelnì i hlukovì-izolaèními a difuzními vlastnostmi nebo pevné a pružné sendvièové desky a pøekližky, ve kterých se místo umìlých
tmelù na bázi formaldehydu používá jako pojidlo lignin obsažený ve stonku,
• sadbový substrát – zde má svùj význam pøíznivý obsah minerálních látek spolu
s rychlou rozložitelností materiálu; ve Velké Británii se kromì klasického kvìtinového zahradnického sadbového substrátu pazdeøí používá pøi pìstování žampionù,
• biopalivo – obnovitelný zdroj energie v nejrùznìjších podobách.
Konopné pazdeøí s vysokým obsahem celulózy je kvalitní energeticky využitelnou
biomasou. Hoøení je èistìjší než u fosilních paliv. Rostlinné zdroje obsahují minimální
množství síry a jiných škodlivin. Oproti 4–7 % popela vzniklého spalováním rostlinné
slámy vzniká spalováním hnìdého uhlí až 15 % popela, v ÈR až 30 % [121]. Pazdeøí
mùže být páleno slisované do briket èi pelet, v místì zpracování je efektivní je spalovat
ve volné formì. Úèinnost spalování dosahuje u moderních kotlù na biomasu 90 %.
Energetický potenciál konopí je možné dále zvyšovat v systémech pøemìny biologického odpadu na bioplyn nebo pyrolitický palivový olej. Vedlejší produkty pyrolýzy
(dehet, asfalt apod.) mají široké uplatnìní v prùmyslové výrobì [127]. Moderní bioplynové stanice pøemìòují suchý i mokrý biologický odpad na metan. Jeho spalováním
v tzv. kogeneraèní jednotce lze vyrobit souèasnì teplo i elektrickou energii. Aplikace
mikroturbínových kogeneraèních jednotek s úèinností pøes 95 % je rozšíøená v nìkterých státech USA napø. pøi èistièkách odpadních vod. Prosazuje se také u našich rakouských a nìmeckých sousedù. V ÈR se zatím používají spíše kogeneraèní jednotky
na bázi spalovacích motorù nebo parních turbín s úèinností kolem 85 % [143]. Zelené
èásti a odpady z olejové výroby jsou potenciálním zdrojem pro výrobu bioplynu. Celulózové odpady je zase možné hydrolýzou pøemìnit na etanol. Odpad z výroby bioplynu èi popel z pøímého spalování jako i samotné pazdeøí jsou pak hodnotným hnojivem
s pøíznivým obsahem vápníku, hoøèíku, draslíku a fosforu.
Konopná semena (semenec) jsou tvoøena vláknitou slupkou a olejnatou dužinou.
Obsahují 25–35 % vysychavého oleje, 20–25 % bílkovin a 10–15 % sacharidù ve formì vlákniny [117]. V konopném oleji jsou významnì zastoupeny esenciální mastné
kyseliny, vitaminy A, B1, B2, B6, C a E, fytin (používaný v lékaøství pøi léèbì chudo-
krevnosti) a kyselina kanabidiolová se silným baktericidním úèinkem. Semenec je také zdrojem dùležitých minerálních látek – vápníku, sodíku, fosforu, hoøèíku, draslíku
i železa, manganu, zinku, køemíku èi platiny [7]. Vylisováním semen za studena získáme kvalitní olej se stopami chlorofylu. Chlorofyl dává oleji sytou, zlatavì zelenou barvu. Charakteristická chuť je podobná chuti oøíškové.
Konopná bílkovina obsahuje všech osm esenciálních (pro organizmus nezbytných, základních) aminokyselin. Z bílkovin obsažených v konopném oleji je 65 % ve
formì globulinu edestinu [139] (tab. 8.3). Výjimeènì vysoký obsah edestinu a albuminu (další kompletní bílkovina) odpovídá složení bílkovin v lidské krevní plazmì
[121]. Komplex proteinù obsažených v konopných semenech tak dodává lidskému
tìlu veškeré esenciální aminokyseliny potøebné pro tvorbu albuminového a globulinového séra, stejnì jako imunitu zvyšujícího gamaglobulinu – první linie obrany organizmu [17].
Tab. 8.3 Obsah mastných kyselin v konopném oleji
na 100 g konopného oleje
nasycené kyseliny celkem
9–11 g
kyselina palmitová (16 : 0)
kyselina stearová (18 : 1)
6–9 g
2–3,5 g
kyselina arachinová (20 : 0)
1–3 g
kyselina behenová (22 : 0)
0,3 g
nenasycené kyseliny celkem
kyselina olejová (18 : 1 omega-9)
89–91 g
10–16 g
kyselina linolová (18 : 2 omega-6, esenciální)
kyselina alfa-linolenová (18 : 3 omega-6)
kyselina stearidonová
50–70 g
2–4 g
0,4–2 g
kyselina gadoleinová (20 : 1 omega-9)
< 0,5 g
Konopný olej obsahuje také unikátní komplex mastných kyselin. Dvì nejdùležitìjší kyseliny jsou omega-6 (kyselina linolová) nebo také LA a omega-3 (kyselina alfa linolenová) – LNK. Tyto druhy mastných kyselin chybí ve stravì mnoha lidí, kteøí je nahrazují nasycenými (živoèišnými) tuky zpùsobujícími srdeèní a cévní onemocnìní.
Pomìr omega-6 a omega-3 mastných kyselin se považuje za nutriènì optimální (tab.
Tab. 8.4 Porovnání pomìru LK : LNK v rostlinných olejích [7, s. 68].
konopný olej
3:1
sluneènicový olej
71 : 1
lnìný olej
1:4
sójový olej
8:1
olivový olej
9:1
kanolový olej
2:1
olej z pšenièných klíèkù
10 : 1
8.4). Tøi až ètyøi lžièky konopného oleje postaèí na pokrytí denní dávky kyseliny linolové a alfa-linolenové24. Zbývající složky oleje tvoøí kyselina olejová, palmitová, stearová, gamma-linolová, arachinová (arachidonová) a další. Vysokému obsahu nenasycených mastných kyselin se pøisuzuje schopnost inhibice rakoviny, snižování
krevního tlaku a hladiny cholesterolu v krvi, dále protizánìtlivé úèinky a udržování
hormonální rovnováhy [117] (kap. 8.1).
Další složky lipidù konopného oleje jsou fytosteroly zastoupené [117]:
• â sitosterolem v množství 100–150 g/kg, chybí v oleji lisovaném za studena – snižuje hladinu vstøebávání cholesterolu tím, že blokuje absorpci cholesterolu v plazmì a ve støevní mukóze;
• antioxidant ã tokoferol v množství 500–800 mg/l – pøirozený antioxidant s antikarcinogenním úèinkem.
Mastné kyseliny, pokud jsou vystaveny teplu, vzduchu nebo sluneènímu záøení, se
rychle lámou (hroutí). Za studena vylisovaný olej je proto tøeba uchovávat na chladném a temném místì a do dvou mìsícù spotøebovat. Smažením aj. tepelným zpracováním ztrácí hodnotu. Konopná semena, neupravená stejnì jako koøenìná, pražená èi
loupaná, jsou nutriènì bohatým zpestøením jídelníèku, ale i základem celé øady výrobkù zdravé výživy, jako je konopné mléko, sýry, jogurty a další alternativy živoèišných
produktù. Semena i olej lze použít také pro léèbu èi prevenci øady zdravotních problémù: pojídání celých semínek podporuje peristaltiku støev a zamezuje kvasným pochodùm a poruchám trávení vyplývajícím z plynatosti, dále brání vzniku toxických látek,
zánìtu støev a pøemnožení nežádoucích bakterií. Naopak podporuje rùst potøebných
mikroorganizmù, snižuje vstøebávání tukù a stabilizuje rychlost vstøebávání obecnì
[7]. Pozitivní úèinky esenciálních kyselin na imunitní systém èlovìka jsou využívány
pøi léèbì pacientù trpících rakovinou, kardiovaskulárními nemocemi, zakrnìním žláz,
žluèovými kameny, ledvinovou degenerací, suchou kùží, slabým imunitním systémem, akné a menstruaèními problémy [22]. Díky obsahu chlorofylu a dalších látek pùsobí olej jako antioxidant. Za studena lisovaný konopný olej tvoøí základ øady kosmetických produktù (masážní oleje, šampony, krémy, masti a balzámy, èisticí pleťové
vody, tìlová mýdla apod.). Konopný olej má obdobné úèinky na pokožku tìla a hlavy
jako olej z avokáda, mandlí nebo jojoby a navíc zvyšuje pøíznivé úèinky jiných látek –
kyselina gama-linolenová se využívá jako nosná látka pro výtažky z mìsíèku a heømánku, které pùsobí protizánìtlivì, regenerují pokožku a pùsobí blahodárnì i na vlasy.
Používá se mimo jiné pøi léèení neurodermitidy (lupénky) a jiných chronických chorob kùže. Dále chrání pokožku pøed vysoušením, pøedèasnou tvorbou vrásek a pøed silným sluneèním záøením. Je dobøe roztíratelný.
Odpadem z lisování semene je semenný koláè, neboli pokrutiny. S obsahem oleje
mezi 10–20 % a s až 30 % lehce stravitelných dusíkatých látek (vlákniny) mohou být
použity jako hodnotné, zdraví prospìšné krmivo nebo jako bezlepková mouka pro výrobu peèiva, tìstovin apod. Olej obsažený v pokrutinách je možné chemicky extrahovat a po rafinaci dále zpracovávat napø. na motorové palivo, prací prášek, lešticí prostøedky èi tradiènì v barváøství a lakýrnictví [26].
21 Údaje o tažnosti a trvanlivosti konopného vlákna se znaènì liší. Robinson [127] uvádí až osminásobnou pevnost v tahu a ètyønásobnou trvanlivost oproti bavlnì. Jack Herer [57] mluví o 3× vìtší tažnosti.
Další zdroj [174] uvádí, že v tažnosti pøedèilo konopné plátno plátno bavlnìné o 102 %, o 62 % pak
v odolnosti proti roztržení. Rozdíly mohou být zpùsobeny rùznou kvalitou testovaných vláken i metodou.
22 Evropská smìrnice End-of Life Vehicles (2000/53/EC) z øíjna 2000 popsaná na „End of life vehicle
and tyre recycling information sheet“.
23 Již tøi francouzské spoleènosti (La Chanvriere de l’Aube [Canobiote], Isochanvre, Yves Khün [Canosmose]) si nechaly patentovat stavební materiál z konopí sloužící jako náhražka betonu. Tento materiál se vyrábí zvápnìním a smícháním konopné drti s vápnem a vodou. Køemík soustøedìný na povrchu pazdeøí zpùsobí reakci, kterou Michka [98] popisuje jako petrifikaci (zkamenìní). Výsledný
produkt je pevný jako beton, ale až sedmkrát lehèí a pružnìjší. Lépe odolává pøírodním podmínkám
24 Denní potøeba tìchto kyselin u dospìlého èlovìka je 10 g, respektive 2–3g.