System kompleksowej oceny

W badaniach prowadzonych w 2024 roku, oceniono wpływ na środowisko, metodą  oceny cyklu życia (Life Cycle Assessment - LCA), uprawy konopi oraz  wybranych procesów technologicznych konopi takich, jak przerób słomy surowej oraz roszonej, na włókno dekortykowane, trzepane i czesane oraz produkcję biokompozytów z udziałem konopi. Ocenę emisji gazów cieplarnianych przeprowadzono w oparciu o analizę śladu węglowego (Carbon footprint - CF) na podstawie danych wejściowe i wyjściowe zastosowanych do oceny cyklu życia LCA.

Analiza LCA i CF została przeprowadzona przy użyciu danych zebranych od rolników oraz Zakładów Doświadczalnych Instytutu oraz badań własnych Instytutu.

Do obliczeń wykorzystano oprogramowanie SimaPro Analyst 9.5.0.2.

 

Zakres danych

Uprawa konopi:

• Nasiona kwalifikowane

Zestaw danych przedstawia produkcję 1 kg nasion konopnych.

Zbiór danych rolniczych obejmuje przygotowanie gleby (orka zimowa, bronowanie, nawożenie przedsiewne 12 kg N, 40 kg P i 60 kg K/ha), wysiew nasion konopnych 10,5kg/ha, kontrola płaskoni, koszenie, odziarnianie, doczyszczanie i suszenie nasion, pakowanie, transport do stacji nasiennej, a kończy się utylizacją nasion.

• Włókno

Zestaw danych przedstawia produkcję 1 kg słomy konopnej, surowej.

Zbiór danych rolniczych obejmuje przedplon (65 kg/ha nasiona konopi), przygotowanie gleby (orka, bronowanie, nawożenie przedsiewne 34 kg N, 113 kg P i 170 kg K/ha), odchwaszczanie mechaniczne, wysiew nasion 65kg/ha, odchwaszczanie mechaniczne, opryskiwanie insektycydami 200g/ha, kontrola płaskoni, zbiór słomy - koszenie, belowanie i załadunek słomy, transport do Zakładu Doświadczalnego, a kończy się utylizacją słomy.

Przerób słomy, surowej:

• Włókno dekortykowane

Zestaw danych przedstawia produkcję:

-       1 kg włókna dekortykowanego

-       1 kg paździerzy

Zbiór danych obejmuje uprawę konopi na włókno, przerób słomy na dekortykatorze, a kończy się utylizacją produktu końcowego.

Przerób słomy, roszonej:

• Włókno roszone, trzepane

Zestaw danych przedstawia produkcję:

-       1 kg włókna długiego, trzepanego

-       1 kg włókna krótkiego, trzepanego

-       1 kg paździerzy

Zbiór danych obejmuje uprawę konopi na włókno, zbiór słomy, roszenie na polu, belowanie i załadunek słomy roszonej, transport do Zakładu Doświadczalnego, przerób słomy roszonej na turbinie międląco-trzepiącej Deeportere, a kończy się utylizacją produktu końcowego.

• Włókno roszone, czesane

Zestaw danych przedstawia produkcję:

-       1 kg włókna długiego, czesanego

-       1 kg włókna krótkiego, czesanego

Zbiór danych obejmuje uprawę konopi na włókno, zbiór słomy, roszenie na polu, belowanie i załadunek słomy roszonej, transport do Zakładu Doświadczalnego, przerób słomy roszonej na turbinie międląco-trzepiącej Deeportere, przerób włókna długiego trzepanego na czesarce, a kończy się utylizacją produktu końcowego.

Produkcja biokompozytów:

• Biokompozyt z włóknem konopnym, długim trzepanym

Zestaw danych przedstawia produkcję:

-       1 kg biokompozytu (60% PLA/40% włókno długie)

-       1 kg biokompozytu (85% PLA/15% włókno długie)

Zbiór danych obejmuje uprawę konopi na włókno, zbiór słomy, roszenie na polu, belowanie i załadunek słomy roszonej, transport do Zakładu Doświadczalnego, przerób słomy na włókno długie na turbinie międląco trzepiącej Deeportere,  mielenie i suszenie włókna, produkcję granulatu polilaktydu PLA, wytłaczanie, suszenie i formowanie biokompozytu, a kończy się utylizacją biokompozytu.

• Biokompozyt z włóknem konopnym, krótkim trzepanym

Zestaw danych przedstawia produkcję:

-       1 kg biokompozytu (60% PLA/40% włókno krótkie)

-       1 kg biokompozytu (85% PLA/15% włókno krótkie)

Zbiór danych obejmuje uprawę konopi na włókno, zbiór słomy, roszenie na polu, belowanie i załadunek słomy roszonej, transport do Zakładu Doświadczalnego, przerób słomy na włókno krótkie na turbinie międląco-trzepiącej Deeportere,  mielenie i suszenie włókna, produkcję granulatu polilaktydu PLA, wytłaczanie, suszenie i formowanie biokompozytu, a kończy się utylizacją biokompozytu.

• Biokompozyt z paździerzami konopnymi

Zestaw danych przedstawia produkcję:

-       1 kg biokompozytu (60% PLA/40% paździerz)

-       1 kg biokompozytu (85% PLA/15% paździerz)

Zbiór danych obejmuje uprawę konopi na włókno, zbiór słomy, roszenie na polu, belowanie i załadunek słomy roszonej, transport do Zakładu Doświadczalnego, przerób słomy na włókno krótkie na turbinie międląco-trzepiącej Deeportere,  mielenie i suszenie włókna, produkcję granulatu polilaktydu (PLA), wytłaczanie, suszenie i formowanie biokompozytu, a kończy się utylizacją biokompozytu.

Produkcja kompozytów:

Zestaw danych przedstawia produkcję 1 kg kompozytu

Zbiór danych obejmuje produkcję granulatu polilaktydu (100% PLA), transport, wytłaczanie, suszenie i formowanie kompozytu, a kończy się utylizacją kompozytu.

 

Wytworzenie 1 kg produktu uzyskanego z upraw konopi oraz  wybranych procesów technologicznych: przerobu słomy konopnej, produkcji biokompozytów z udziałem konopi i produkcji kompozytu z PLA, generuje obciążenia środowiskowe przedstawione na rysunkach 1 i 2.

Porównanie upraw konopi oraz  wybranych procesów technologicznych: przerobu słomy konopnej, produkcji biokompozytów z udziałem konopi i produkcji kompozytu z PLA pod kątem 3 kategorii szkód środowiskowych, tj. Życie ludzkie, Jakość ekosystemu, Zużycie surowców, przedstawiono na rysunkach 3, 5 i 7, w ujęciu procentowym.

Porównanie upraw konopi oraz  wybranych procesów technologicznych: przerobu słomy konopnej, produkcji biokompozytów z udziałem konopi i produkcji kompozytu z PLA pod kątem 22 kategorii wpływu na środowisko, tj. Globalne ocieplenie, Zdrowie człowieka; Globalne ocieplenie, ekosystemy lądowe; Globalne ocieplenie, ekosystemy słodkowodne; Zubożenie warstwy ozonowej w stratosferze; Promieniowanie jonizujące; Powstawanie ozonu, zdrowie człowieka; Tworzenie się drobnego pyłu zawieszonego; Tworzenie się ozonu, ekosystemy lądowe; Zakwaszenie środowiska lądowego; Eutrofizacja wód słodkich; Eutrofizacja wód morskich; Ekotoksyczność lądowa; Ekotoksyczność słodkowodna; Ekotoksyczność morska; Toksyczność rakotwórcza dla ludzi; Toksyczność nierakotwórcza dla ludzi; Użytkowanie gruntów; Niedobór zasobów mineralnych; Niedobór zasobów kopalnych; Zużycie wody, zdrowie człowieka; Zużycie wody, ekosystem lądowy; Zużycie wody, ekosystemy wodne, przedstawiono na rysunkach 4, 6 i 8, w ujęciu procentowym.

Wytworzenie 1 kg produktu uzyskanego z upraw oraz  wybranych procesów technologicznych konopi generuje ślad węglowy przedstawiony na rysunkach 9 i 10.

 

Rysunek 1. Obciążenie środowiska (LCA) w zależności od uprawy i technologii przerobu konopi

 

Rysunek 2. Obciążenie środowiska (LCA) produkcji kompozytu i biokompozytów w zależności od składu

 

Rysunek 3. Porównanie przerobu słomy konopnej surowej pod kątem 3 kategorii szkody na środowisko

 

Rysunek 4. Porównanie przerobu słomy konopnej surowej pod kątem 22 kategorii wpływu na środowisko

 

Rysunek 5. Porównanie przerobu słomy konopnej roszonej pod kątem 3 kategorii szkody na środowisko

 

Rysunek 6. Porównanie przerobu słomy konopnej roszonej pod kątem 22 kategorii wpływu na środowisko

 

Rysunek 7. Porównanie uprawy i technologii przerobu konopi pod kątem 22 kategorii wpływu na środowisko

 

Rysunek 8. Porównanie produkcji kompozytu i biokompozytów w zależności od składu pod kątem 22 kategorii wpływu

 

Rysunek 9. Emisja gazów cieplarnianych (CF) w zależności od uprawy i technologii przerobu konopi

 

Rysunek 10. Emisja gazów cieplarnianych (CF) kompozytu i biokompozytów w zależności od składu