Комод из конопли – реальность завтрашнего дня
С увеличением численности населения на планете растет и спрос на мебель, но древесины для удовлетворения этого спроса недостаточно. Именно поэтому в последние годы люди активно изучают, какие материалы могли бы стать заменой древесине. К любопытному заключению пришли ученые из Университета Менделя в Брно, выяснив, что в качестве альтернативы могут выступать остатки технической конопли, которая выращивается для получения семян. Эти остатки прессуются в прочные плиты, которые подходят как для строительства, так и для производства мебели.
Именно изучением таких альтернативных материалов, как конопля, рапс или лен, занимаются в Институте дизайна и мебели Лесного и деревообрабатывающего факультета Университета Менделя в Брно. Из ДСП уже десятки лет производят мебель и строительные материалы, но, в поисках новых вариантов, руки ученых дошли и до такого необычного материала как волокно технической конопли, благодаря которому материал приобретает новые и во многом лучшие механические свойства. Стебель конопли по своей структуре наиболее близок к древесине, но имеет ряд преимуществ.
«Один гектар конопли поглощает в четыре раза больше углекислого газа по сравнению с деревьями, при этом на одном гектаре вырастает в четыре раза больше биомассы. Конопля растет около 80 дней, тогда как деревьям требуется от 40 до 120 лет. Кроме того, это устойчивая культура, не требующая пестицидов или гербицидов», - объясняет руководитель Института дизайна и мебели Милан Гафф.
«Стебли конопли сушат, пропитывают соевым крахмалом, прессуют и запекают, иногда дополнительно обрабатывают маслом. Мы разрабатываем три типа плит из конопли и других альтернативных материалов: плиты из мелкой фракции (менее 5 мм), из средней фракции (до 8 см) и из целых стеблей. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки, но по сравнению с традиционными древесно-стружечными плитами эти материалы значительно прочнее и подходят как для строительства, так и для мебели», - добавляет ученый.
Для производства плит используются остатки технической конопли. Из растения высотой два-три метра на семена идет только верхний метр, а оставшиеся стебли идеально подходят для производства плит.
Из-за нехватки материалов альтернативное сырье вызывает большой интерес. Ученые Лесного и деревообрабатывающего факультета Университета Менделя также тестируют производство плит из других материалов, таких как кукуруза, подсолнечник, рапс или лен. Однако из сырья, доступного в Чехии, конопля обладает наилучшими свойствами. За рубежом используются и другие варианты, например, из кокоса, соломы, хвои или морских трав. «Ежедневно на пляжи выбрасываются миллионы тонн морской травы, которую затем убирают и отправляют на свалки. Если использовать эту траву для производства плит, она найдет полезное применение», - поясняет Милан Гафф.
Как конопля победа дерево
В испытательной лаборатории мебели Лесного и деревообрабатывающего факультета Петр Вышковский выложил на стол три плиты. Все они выглядят как сделанные из древесно-стружечного материала, но на самом деле только одна из них выполнена из дерева. Остальные изготовлены из стеблей конопли. Это испытательные образцы, и в ближайшие минуты ученый подвергнет их нагрузке – проверке на прочность, постепенно увеличивая давление, пока один из образцов не треснет.
«Напряжение растет примерно до 24 мегапаскалей», - комментирует исследователь то, что мы видим на экране монитора, где отображается график с кривой нагрузки. Через некоторое время примерно в центре образца появляется трещина. Таким образом, становится очевидно, что плита из конопляного материала выдерживает нагрузку около 24 мегапаскалей. Затем Петр Вышковский проводит аналогичный тест с ДСП. Кривая на графике снова постепенно растет, пока не раздается характерный треск. «Как видно на графике, древесно-стружечная плита выдерживает примерно в два раза меньшую нагрузку», - подводит итог эксперимента ученый.
Исследователи из Университета Менделя тестируют материалы из конопли также для частной мебельной компании. По словам Милана Гаффа, который также является частным плотником, из конопляных плит можно изготавливать практически любой тип мебели – этот материал обладает множеством преимуществ. Использование альтернативного сырья для производства мебели – один из способов решения проблемы нехватки материалов. Другим способом является повторная переработка.
«Конопля – это один из материалов будущего и один из немногих доступных нам путей. Большая часть современной мебели сделана из переработанных материалов второго или третьего поколения с декоративным покрытием на поверхности. Однако устойчивость таких решений ограничена, так как с каждой переработкой ухудшаются механические свойства и плотность материала, а также присутствуют нефтепродукты и клеи», - продолжает ученый.
Рост числа обитателей планеты привел к массовому производству древесно-стружечных плит с 50-х годов прошлого века. «Главной причиной стало то, что коэффициент полезного использования древесины при производстве мебели составлял около 35 %, а для гнутой мебели (мебели из гнутой фанеры) – всего 25 %. Это приводило к большому количеству отходов, которые сжигались. Когда отходы стали измельчать и превращать в древесноволокнистые плиты, ассортимент расширился, и можно было использовать до 95 % древесины, что стало большим плюсом».
Позже начали производить древесно-стружечные плиты из переработанных материалов вместо первичной древесины. «Это немного компенсировало потребность и позволило увеличить объемы, сохраняя финансовую доступность. Однако этого все равно оказалось недостаточно, поэтому мы начали искать новые альтернативные материалы, предпочтительно на основе лигнина и целлюлозы», - рассказывает ученый о начале экспериментов.
«Например, в 2021 году Европейский Союз импортировал до 60% древесины от общего объема потребления из таких стран, как Россия, Беларусь и Украина. Однако, учитывая текущую политическую ситуацию, мы не можем больше рассчитывать на этот импорт», - добавляет Милан Гафф.
Наиболее прочные конопляные плиты могли бы найти применение и в строительстве. При этом из конопли можно изготавливать не только плиты, но и, например, утеплительные материалы.
