Конопля: экологичная и устойчивая альтернатива хлопку

Дорогие читатели! Мы достаем из архивов статью для Российской Недели Текстиля и Легкой Промышленности 2022 года, которую не успели опубликовать в связи со стремительно развивающимися событиями в мире. Но даже спустя четыре года тема возрождения отрасли лубяного волокна, в частности, промышленной конопли, остается актуальной, особенно в жарких странах, где хлопковые посевы ускорили необратимый процесс опустынивания, например — в регионе Аральского моря…

Галина Сергеевна Ельчанинова, основатель «Cмарт-А Консалт», официального представительства лидирующих машиностроительных компаний для текстильной и бумажной промышленности в России и СНГ (Andritz Laroche, Andritz SciTech, Andritz Pulp&Paper, Andritz Perfojet, Andritz Asselin Thibault…), а также вице-президент Ассоциации Текстильщиков России и эксперт по лубяным культурам в Фонде имени Валерия Живетина «Льняное Дело».

1) История

С древних времён человечество использовало текстильные волокна для одежды и профессиональных нужд. Первоначально применялись только натуральные волокна, происхождение которых зависело от географического положения: шерсть, лён, конопля или хлопок. С развитием технологий появились методы:

• прядения волокон;
• ткачества.

Жительницы региона Лозер (Франция) у прялки. XIX век.

Индустриальная революция XIX века, новые торговые пути и развитие химической промышленности привели к созданию искусственных волокон и станков, из-за чего традиционные культуры текстильных растений практически исчезли.

1. 2) Используемые текстильные волокна в XXI веке

На сегодняшний день текстильная промышленность использует волокна разного происхождения:

• Растительные: хлопок (основное), лён, конопля, джут, кенаф, сизаль, капок…;
• Животные: шерсть (овечья, козья, альпака и др.), шёлк;
• Искусственные: полученные путём химической обработки природных целлюлозных материалов (например, вискоза, район, нейлон, лиоцелл);
• Синтетические: полученные из нефтепродуктов, например, полиэстер, полиамид (нейлон), акрил, полипропилен…;
• Минеральные: базальт, стекловолокно.

Наблюдается значительное преобладание синтетических волокон, 80 % которых составляет полиэстер. Это фактически означает, что в настоящее время двумя основными видами текстильных волокон являются:
— хлопок
— и полиэстер.

Динамика производства также является весьма показательной.

Доминирование этих двух видов волокон оказывает влияние на их экологический след на планете.

3) Хлопок

3. a) Описание

Хлопчатник – тропическое и субтропическое растение, основным видом которого является Gossypium hirsutum (82% мировой продукции). Его волокна имеют длину от 2 до 5 см. Самый качественный – египетский хлопок (6% производства)

3. b) История

Хлопок использовался ещё в древности в Месопотамии, Египте и Индии. В VIII веке арабские завоеватели распространили его в Средиземноморье и Иране. С XVI века культура хлопка распространилась в Америке, Африке и Евразии, став ключевым товаром колониальной торговли. Индустриальная революция XVIII века в Великобритании привела к развитию машин для прядения и ткачества, что сделало хлопок доминирующим волокном.

3. c) Выращивание хлопка

Это растение имеет длительный вегетационный период, который требует:
— большого количества солнечного света;
— 120 дней орошения для роста;
— сухой погоды в конце вегетационного цикла для обеспечения раскрытия коробочек, содержащих волокна и семена.

Созревший хлопчатник	Механическая уборка

Потребность в воде является крайне важной для роста этого растения. Вода может поступать из двух источников:

— атмосферные осадки → минимально требуется 400 мм воды в год, однако фактически необходимо около 700 мм воды в год. Такое выращивание за счёт дождевой воды практикуется в странах Африки к югу от Сахары, в США, Индии и Китае.

— орошение → в регионах с недостаточным количеством осадков → это составляет 40 % всех земель, используемых для выращивания хлопка. Орошаемое выращивание применяется в Сирии, Турции, Египте, Пакистане, Узбекистане.

	1) Китай 23.500.000 тонн 2) Индия 18.550.000 тонн 3) США 12.955.868 тонн 4) Бразилия 6.893.340 тонн 5) Пакистан 4.494.600 тонн 6) Узбекистан 2.694.408 тонн 7) Турция 2.200.000 тонн 8) Австралия 1.627.062 тонн 9) Мексика 916.984 тонн 10) Аргентина 872.721 тонн
Посевы хлопка на карте мира в 2019 г.	Лидирующие страны в 2019 г.

3.d) Экология

Выращивание хлопка оставляет огромный экологический след на различных уровнях.

3.d.1) Вода

Итак, хлопок — очень водоёмкая культура не только при выращивании, но и при переработке в текстильные изделия. Для производства 1 кг хлопка, в зависимости от регионов мира, требуется от 6 до 27 м³ воды. 

Например: 
— джинсы весом 800 г требуют 8.000 л воды, 
— футболка весом 250 г требует 2.500 л воды. 

В пересчёте на мировое производство потребность в воде для выращивания хлопка колоссальна!

Это объясняет высыхание и опустынивание сельскохозяйственных зон, отведённых под эту культуру, таких как район Аральского моря в Узбекистане и Казахстане. Потребность в воде для выращивания хлопка (промывка засолённых почв и постоянное орошение) настолько велика, что две реки — Амударья и Сырдарья — пересыхают, не доходя до моря, теряются в песках из-за недостаточного водоснабжения. Аральское море умирает.

Эволюция Аральского моря 1970 — 2014	Старое рыболовное судно в Каракалпакстане

3.d.2) Пестициды, инсектициды и удобрения

В мировом масштабе выращивание хлопка, занимающее 25 % обрабатываемых земель, требует:
— 25 % мирового производства инсектицидов для борьбы с вредителями хлопчатника;
— 10 % мирового производства пестицидов.

Для информации: на 1 гектар хлопка требуется 1 кг пестицидов. Данная культура истощает почвы и поэтому требует применения удобрений для обеспечения роста растений.

В пересчёте на 1 кг произведённого хлопка это составляет:
— 300 г удобрений;
— 75 г пестицидов.

В более индустриализированных странах, где сбор урожая механизирован, к этому печальному списку используемых веществ добавляются химические средства для дефолиации растений перед уборкой урожая. В результате почвы загрязняются, истощаются, деградируют, а грунтовые воды подвергаются загрязнению.

3.d.3) ГМО-хлопок и органический хлопок

Для борьбы с вредителями были разработаны ГМО-семена хлопчатника.

В 2006 году четверть площадей, засеянных хлопком, использовала ГМО-семена, что ставит вопрос о сохранности семенного фонда и зависимости фермеров от производителей семян. Данное решение сокращает использование некоторых агрохимических средств, однако потребность в воде остаётся неизменной. В связи с этим на рынке появился органический хлопок. Несмотря на сокращение использования химических средств, для его производства всё равно требуется такое же количество воды.

3.d.4) Заключение

Производство натуральных волокон в значительной степени доминируется хлопком.
Его массовое производство стало настоящим бедствием для планеты.
Какие альтернативы существуют теоретически?

Их может быть две:
— полиэстер → он был создан именно для этого, однако также является крупным источником загрязнения;
— конопля и другие лубяные волокна (лен, джут, кенаф, крапива…) → единственной реальной альтернативой является конопля, и далее мы это покажем.

4) Полиэстер и синтетические волокна

4. a) Описание

Синтетические волокна составляют 70% мирового текстильного производства (80% из них – полиэстер). Полиэстер был создан в Манчестере в 1941 году и является главным конкурентом хлопка.

4. b) Производство и воздействие на окружающую среду

• Для производства 1 кг полиэстера требуется 1,5 кг нефти.
• Основные производители – Китай и Индия (75% мирового рынка).
• Выделяются токсичные выбросы и микропластик, загрязняющие океаны.
• Биодеградация крайне низкая.
• Переработка возможна, но экономически невыгодна из-за сложных текстильных смесей.

4.c) Санитарное и экологическое воздействие

Эти волокна обладают крайне низкой биоразлагаемостью, практически нулевой. Кроме того, они выделяют токсичные загрязняющие соединения.

Синтетические волокна при стирке в стиральной машине:
— выделяют химические вещества, необходимые для их производства, такие как диоксид титана;
— образуют большое количество микроволокон, которые не могут быть задержаны городскими очистными сооружениями и вследствие этого накапливаются в океанах, где практически не разлагаются.

4.d) Переработка

Переработка полиэстера позволяет сократить:
— энергопотребление на 80 %;
— выбросы CO2 на 70 %
по сравнению с производством первичных волокон.

Серьёзным препятствием для переработки одежды и других текстильных изделий является состав исходных волокон, большинство из которых представляют собой смесь различных материалов. Наиболее распространёнными в текстильной промышленности являются смеси хлопка и полиэстера в различных пропорциях (50/50, 30/70 или 70/30). Смеси чаще всего бывают бинарными (два материала), но могут быть также тройными или даже состоящими из четырёх компонентов.

Промышленность использует смешанные материалы либо по техническим причинам (например, для повышения прочности за счёт полиэстерового волокна), либо по экономическим причинам. Смеси волокон применяются во всех секторах, например в мебельной промышленности (в частности, постельные принадлежности: простыни, одеяла, подушки, наматрасники) и в производстве одежды.

Когда текстильные изделия достигают конца своего жизненного цикла, основная сложность заключается в смешении материалов с различными свойствами, которые невозможно напрямую повторно использовать. Хотя переработка хлопка и полиэстера по отдельности достаточно проста, механическое разделение этих волокон затруднено, поскольку они тесно связаны между собой.

Физико-химическая переработка текстиля использует технологии, основанные на физических свойствах перерабатываемых материалов. Для этого промышленники и исследователи работают над разработкой технологий разделения материалов → решения существуют, однако пока они экономически нецелесообразны.

4.d) Заключение

Полиэстер в процессе своего производства способствует выбросам парниковых газов и обладает значительным углеродным следом. Следовательно, он не является экологической альтернативой хлопку.

5) Конопля

5. a) Описание

Европейская конопля является однолетним растением со стержневой корневой системой. Она может достигать высоты до 4 метров. Это рудеральное растение, произрастающее в среде, изменённой в результате человеческой деятельности или присутствия человека. Сорта конопли, предназначенные для промышленного, текстильного или сельскохозяйственного использования, должны содержать менее 0,3 % ТГК (психотропного вещества, содержащегося в конопле), в связи с требованиями законодательства ЕС.

Текстильной разновидностью является Cannabis sativa.

Посевы промышленной конопли «на зеленец»	Уборка созревшего растения «на семечку»

Текстильные волокна образуют оболочку вокруг центральной древесной части стебля, называемой кострой.

Сечение стебля конопли от периферии к центру- эпидермис- сеть волокон- костра	Текстильные волокна вокруг сердцевины из костры

5.b) История

Конопля используется человеком с неолита, вероятно, в Азии. 
На протяжении веков её выращивание было распространено по всей Европе. 

Её волокна использовались для: 
— ткачества полотна для домашнего использования в чистом виде или в смеси со льном, а также для парусов парусного флота 
— изготовления канатов для любых целей, включая морское дело 
— производства бумаги для информации; первая Библия, напечатанная Гутенбергом (конец XV века), была напечатана на конопляной бумаге.

Для примера, во Франции выращивали 170 000 гектар конопли в веке XIX  веке.

Источник: Alliance for European Flax-Hemp

Сегодня Франция — первая странапроизводитель конопли в Европе, значительно опережающая Германию и Нидерланды, с более чем половиной всех посевных площадей. Франция — 2я странапроизводитель промышленной конопли в мире после Китая. На территории Франции — 7 действующих коноплеперерабатывающих предприятий. Самые распространенные виды продукции:

— конопляные семена;

— костра (центральная часть стебля);

— волокна (растительные стенки);

— мелкие фракции (частицы, образующиеся в процессе переработки).

Следует отметить, что количество пенькозаводов и посевных площадей стремительно растет, в связи с появлением новых технологий. Например, в Окситании (юг Франции), появились 2 новых пенькозавода: Сhanvre Occitan (Virgo Coop) и Geotex, с новой палитрой продукции. Самое смелое заявление в мире нетканых материалов — конопля заменит полипропилен! Впервые в мире будет запущено производство геотекстильного полотна из 100% волокна конопли! На реализацию проекта были выделены государстенные субсидии от ADEME — «Агентства экологического перехода Франции».

Посещение президентом Франции производства GEOTEX в апреле 2026 года.

Мировые лидеры-производители конопли в 2025: ЕС (67 000 га), Китай (39 000 га), Канада (37 000 га), Россия (18 000 га), США (18 000 га). Посевы планируют увеличивать, например, во Франции общая посевная площадь достигнет 45 000 га в 2028 году при поддержке регионального и национального управления.

На удивление, посевные площади в Китае резко сократились. В провинции Хэйлунцзян — 26 666.6, в провинции Ганьсу — 6 666.6, во Внутренней Монголии — 3 333.3. , также есть небольшие посевы и в других провинциях — ещё 2 000. Итого: 38 666,5 га в 2026 году.

5.c) Культура и производство 

Возделывание конопли имеет древние традиции в Европе. Это неприхотливое и нетребовательное растение. 

• Мало воды: 450 мм воды/год. 
• Низкое внесение удобрений: 80–110 кг азота на гектар. 
• Ему необходима освещённость длинных весенних и летних дней для обеспечения оптимального роста
• Фоточувствительное растение (photosensitive crop). 
• Посев с конца марта до начала апреля, сбор урожая через 100–140 дней 

Оптимальная урожайность достигается при сборе через 124 дня после посева  (в зависимости от климатических условий).

• Стебли имеют высоту 2–4 м и диаметр 1–3 см. В зависимости от плотности посева: при высокой плотности стебли будут тонкими и высокими, при разреженном посеве стебли будут иметь больший диаметр (это зависит от конечного назначения конопли). 
• Его продуктивность колеблется: 
  * от 4 до 7 тонн соломы с гектара для зон с почвами низкого потенциала ; 
  * до 15-20 тонн с гектара для более плодородных зон с хорошими запасами воды. 

Из-за потребности в свете коноплю можно выращивать только между 28-й и 58-й параллелями.

5.d) Экологическое чудо

Конопля — очень хорошая культура в севообороте. Эта яровая культура с низкими затратами на ее внедрение — способствует, как люцерна или горох (и немного больше, чем рапс или подсолнечник) повышению урожайности следующей зерновой культуры.

Введённая между двумя озимыми культурами, конопля разрывает циклы болезней и сорняков. Её высокая густота стояния и быстрый рост обеспечивают сильный подавляющий эффект против сорняков. Она оставляет участок чистым для следующей культуры.

Конопля относительно рано освобождает поле, что является дополнительным преимуществом для хорошего предшественника пшеницы. Введение конопли позволяет удлинить и разнообразить севообороты.

Конопля обладает хорошей устойчивостью к засухе и оставляет рыхлую почву для следующей культуры. Она может легче поглощать сильные дожди благодаря своему глубокому стержневому корню.

Конопля не требует никаких фитосанитарных обработок в период вегетации. При среднем внесении 100 ед./га азота потребности конопли полностью обеспечены. Корневая система конопли прекрасно поглощает нитраты и фосфаты.

Конопля знаменита полным отсутствием вмешательств между посевом и уборкой. Она позволяет распределить рабочую нагрузку в периоды пиковой занятости в растениеводстве, но требует серьёзной организации уборочных работ.

Ноль ГМО, без орошения и ноль отходов.

Пауки и жужелицы, хищники вредителей сельскохозяйственных культур, ценят высокий и плотный покров конопли.

Технология выращивания позволяет эффективно использовать коноплю в органическом земледелии. 

Все эти элементы делают коноплю моделью устойчивого развития.

Важно знать, что даже без глубокой переработки тресты, валовая прибыль порядка 1000 евро/га может быть достигнута при урожайности 6,4 т/га соломы и 0,9 т/га конопляного семени. Приведённые показатели рассчитаны на основе среднего значения за 5 лет для всех коноплеперерабатывающих предприятий. Расчеты основаны на ценах во Франции за 2020 год (652 евро за тонну семян, 111 евро за тонну тресты), с учетом государственных субсидий в размере 115 евро/га. (Источник « Guide Chanvre Terres Innovia 2020 »).

5.e) Использование конопли в промышленности

Все части растения могут быть использованы: волокно, костра, цветы, семена, и даже производственная пыль!

Конопляная солома разделяется на два продукта : 

1) волокна, которые составляют от 20 до 40% соломы, используются главным образом для: 

• производства бумаги (55% производства) 
• текстильного применения (5% производства) 
• армирующих волокон для композитных материалов и в автомобильной промышленности (40% производства) 

2) костра, которая составляет от 52 до 68% соломы, используется главным образом для: 

• подстилки для животных (63% производства) 
• улучшения характеристик строительных материалов (15% производства). 

Обратите внимание, что каждый выращиваемый сорт конопли имеет свои собственные характеристики в плане конечного продукта:  волокна, костра или семена (для пищевой или косметической промышленности).

5.f) Технология переработки конопли

5.f.1) Мацерация в поле

Как мы уже отмечали ранее, центральная часть стебля конопли — костра — окружена сетчатой структурой волокон. Каждое исходное волокно представляет собой пучок, состоящий из 20–30 отдельных волокон. Связь между пучками волокон обеспечивается матрицей, состоящей из лигнина. Это делает структуру конопли сопоставимой с железобетоном. Связь целлюлозы (волокон) с лигнином осуществляется посредством гемицеллюлоз.

Для разделения этих связей коноплю оставляют на поле для естественной мацерации на срок от 6 до 12 дней, чтобы отделить волокна от костры и обеспечить частичное разрушение пектина и гемицеллюлоз (ферментативное воздействие за счёт влажности поля). В разных странах существуют разные методики,  зависящие от климатических условий и традиций. Внимени! Данная операция на поле может быть заменена химической обработкой на заводе, при соблюдении ряда параметров качества соломы.

5.f.2) Химическая мацерация

После высыхания на поле (влажность около 12-18 %) растения конопли прессую в тюки и отправляют на завод для переработки.

• тюк соломы разрыхляется;
• декортикация → первое разделение волокон и костры;
• очистка волокон → отделение волокон от смеси волокон и костры;
• доочистка → второе разделение волокон и пыли;

=> после этого волокна могут быть направлены на дальнейшую переработку;

• смесь волокон и костры дополнительно очищается; производится разделение коротких волокон и костры. Технология декортикатора выбирается в зависимости от предполагаемого применения волокон (текстиль или другие области применения).

5.f.3) Котонизация

Подготовленные таким образом конопляные волокна должны быть направлены в прядильное производство для текстильного применения.

5.f.3.a) История котонизации

Уже в конце XIX века прядильщики Российской империи пришли к этой идее.

Из-за пошлин на импорт хлопка они разработали способ адаптации конопляных и льняных волокон, широко производимых в империи, чтобы придать им свойства прядения и тактильные характеристики хлопка. Эта технология оставалась популярной вплоть до послевоенного периода, когда хлопок получил широкое распространение.

5.f.3.b) Технология

Прядение длинного волокна возможно так же, как и для льна, однако этот процесс более трудоёмок и дорогостоящ.
Для получения волокна, аналогичного хлопку, конопляные волокна подвергаются котонизации.
Эта операция позволяет перерабатывать полученные волокна на хлопкопрядильных машинах.

Для этого необходимо:

• удалить неволокнистые компоненты, такие как лигнин, пектины и воски;
• разделить пучки исходного волокна на отдельные фибриллы (как уже отмечалось, один пучок состоит из 20–30 элементарных фибрилл);
• укоротить волокна для последующего прядения (до 30-40 мм).

Могут использоваться несколько технологий как отдельно, так и последовательно:

• механическая обработка → волокна проходят через серию барабанов-котонизаторов со специально подобранным профилем и сечением пильчатых гарнитур, что позволяет разделять исходные волокна в продольном направлении.

Пример линии декортикации и утончения Андриц Ларош

• химическая обработка → волокна подвергаются обработке в автоклаве для дегумации и отбеливания (совместное воздействие каустической соды и H2O2), что позволяет:
• удалить воски и пектины;
• разрушить связи гемицеллюлоз;
• разрушить связи лигнина.

Пример линии дегумации и отбеливания CdB-Rousselet с двумя загрузочными прессами и шестью автоклавами.

5.f.3.c) Результаты

Данная технология позволяет получить текстильное конопляное волокно с тактильными свойствами хлопка, которое может быть использовано на хлопкопрядильных комбинатах для производства смесовых нитей. 100% конопляная нить из котонина также возможна, но пока не оправдывает себя с точки зрения себестоимости. Самые популярные смеси, которые широко используются в изделиях pret-a-porter (Levi’s, Zara, Adidas, …) – это 30% конопли и 70% хлопка. Также котонин замечательно смешивается с вискозой, лиоцеллом, и прочими целлюлозными волокнами.

Отбеленный котонин из неотмацерированной соломы конопли

6) Заключение

Хлопок в сегменте натуральных волокон и полиэстер в сегменте синтетических волокон доминируют каждый в своей области текстильной промышленности. Как один, так и другой оказывают значительное воздействие на нашу планету Земля, что было продемонстрировано выше. Современные технологии позволяют производить качественное и прочное волокно из конопли, которое в ближайшем будущем станет экономически конкурентоспособным. Площади выращивания увеличиваются повсеместно по мере роста спроса.

Конопля — волокно, выращиваемое на протяжении тысячелетий, — является экологическим решением для устойчивой замены хлопка, а также для снижения спроса на полиэстер.

Конопля – волокно прошлого, способное обеспечить будущее!

В подготовке статьи приняли участие специалисты из Франции: Тьерри Мази (коммерческий директор Андриц Ларош); Мишель льКерба (президент компании Русле-СдБ), Франсуа Десанлис (независимый эксперт-коноплевод, бывший технический директор пенькозавода La Chanvriere de l’Aube), а также специалист из России — Дмитрий Ильков, (учредитель ООО «Медал» и независимый эксперт по технической конопле, ведущий работу над созданием Музея Лубяных Культур в России), и ваша покорная слуга, Галина Ельчанинова.