chanvre industriel

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Contexte

Le chanvre est une variété distincte de l'espèce végétale Cannabis sativa L. qui atteint une hauteur de 4 à 15 pi (1,2 à 4,5 m) et jusqu'à 0,75 po (2 cm) de diamètre. La plante se compose d'une couche interne appelée moelle entourée de fibres ligneuses, souvent appelées hurds. Les fibres libériennes forment la couche externe. La fibre libérienne primaire est attachée à la fibre centrale par de la pectine, une substance semblable à de la colle. Les fibres primaires sont utilisées pour les textiles, les cordages et les produits en papier fin. La fibre centrale semblable au bois est utilisée pour la litière des animaux, le paillis de jardin, le combustible et un assortiment de matériaux de construction.

En raison de la forme similaire des feuilles, le chanvre est fréquemment confondu avec la marijuana, une autre plante de cannabis. La principale différence est leur teneur en tétrahydrocannabinol (THC), l'ingrédient qui produit le high lorsqu'il est fumé. La marijuana peut contenir jusqu'à 20 % de THC, contre moins de 1 % pour le chanvre industriel. Malgré cette différence, certains pays sont réticents à légaliser la culture du chanvre (en particulier les États-Unis), car on craint que cela ne complique le contrôle de l'utilisation de la drogue. La plupart des variétés de chanvre ont également une tige creuse qui a une teneur en fibres très élevée (35%), contrairement aux variétés de marijuana qui ont généralement une tige solide à faible teneur en fibres (15%).

Le Canada est un pays qui a légalisé le chanvre, mais avec certaines restrictions. La concentration maximale de THC autorisée est de 0,3 % et tous les producteurs de chanvre doivent subir une vérification de casier judiciaire et obtenir une licence de Santé Canada. Malgré ces restrictions, la production de chanvre a triplé en un an, passant de 6 175 acres (61,75 hectares) récoltés en 1998 à près de 20 000 acres (200 hectares) en 1999. Plus de 95 % des acres cultivés en 1999 au Canada étaient destinés à graine de chanvre.

Les agriculteurs qui cultivent du chanvre prétendent qu'il s'agit d'une excellente culture de rotation et qu'il peut remplacer presque toutes les récoltes. Il pousse sans avoir besoin de pesticides et est bon pour aérer le sol. Sur une base par acre, une estimation prétend que le chanvre rapporte aux agriculteurs plus de revenus (250 $ à 300 $) que le maïs ou le soja (100 $ à 200 $). Une récolte complète de chanvre ne prend que 90 jours pour pousser, produisant quatre fois plus de papier par acre, par rapport à une période similaire de 20 ans avec les séquoias du nord-ouest des États-Unis. Cependant, il existe d'autres variétés d'arbres qui donnent deux à trois fois plus que le chanvre.

Les défenseurs du chanvre affirment qu'il peut être utilisé dans 25 000 produits différents, des vêtements à la nourriture en passant par les articles de toilette. Jusqu'au XIXe siècle, le chanvre était utilisé dans 90 % des voiles, des gréements et des filets des navires (c'était donc une culture requise dans les colonies américaines). Aujourd'hui, la fibre de chanvre est utilisée pour remplacer la fibre de verre dans les composants automobiles et transformée en tissu pour les habillages de fenêtres, les rideaux de douche et les tissus d'ameublement. La Chine est le plus grand producteur mondial de tissu de chanvre, tandis que l'Inde produit globalement le plus de chanvre.

Les autres produits fabriqués à partir de fibres de chanvre comprennent :l'isolation, les panneaux de particules, les panneaux de fibres, la corde, la ficelle, le fil, le papier journal, le carton, le papier, la litière pour chevaux et le compost. La litière de chanvre s'est avérée supérieure à la paille et à d'autres matériaux pour les stalles de chevaux pour réduire l'odeur d'ammoniac. Les graines de chanvre sont utilisées pour fabriquer du méthanol et de l'huile de chauffage, de l'huile à salade, des produits pharmaceutiques, des savons, de la peinture et de l'encre.

Actuellement, 32 pays, dont le Canada, la Grande-Bretagne, la France et la Chine, autorisent les agriculteurs à cultiver du chanvre industriel. Le marché actuel du chanvre pour les ventes et les exportations en Amérique du Nord est estimé entre 50 et 100 millions de dollars par an. Les importations américaines de tissus industriels fabriqués à partir de chanvre ont totalisé 2,9 millions de dollars en 1997. Le volume des importations grimpe à environ 40 millions de dollars lorsque d'autres produits, tels que le papier, le shampoing et l'huile, sont inclus. Les utilisations textiles du chanvre représentent 5 % des produits de chanvre fabriqués au Canada.

Historique

Le chanvre a été la première plante à être cultivée dans le pays vers 8000 BC. en Mésopotamie (actuelle Turquie). Le chanvre était cultivé pour ses fibres et sa nourriture. Il a été enregistré comme étant récolté en Asie centrale vers 6500 av. Plusieurs siècles plus tard, la Chine a commencé à cultiver du chanvre comme culture et l'a ensuite utilisé en médecine. Vers 2700 av. , le Moyen-Orient, l'Afrique et la majeure partie de l'Asie utilisaient le chanvre pour le tissu, la corde, les médicaments et la nourriture. Le chanvre a été introduit en Europe 400 ans plus tard. Le plus ancien morceau de papier survivant, un parchemin de chanvre 100 % chinois, était daté de 770 après JC.

À partir de 1000 av. au XIXe siècle, le chanvre était la plus grande culture agricole du monde, où il était également utilisé pour le papier et l'huile de lampe. Au cours de cette période, plusieurs livres bien connus, dont la Bible et Alice au pays des merveilles, ont été imprimés sur papier de chanvre, et plusieurs artistes célèbres peints sur toile de chanvre. La première culture en Amérique du Nord a été plantée par un botaniste français en Nouvelle-Écosse en 1606. Thomas Jefferson a rédigé la Déclaration d'indépendance des États-Unis sur du papier de chanvre et a lui-même cultivé du chanvre. Deux siècles plus tard, les États-Unis et le Canada ont mis un terme à la culture du cannabis en 1937 avec la Marijuana Tax Act (cela imposait une taxe d'un dollar par once à tous les fabricants de chanvre), qui a ensuite été levée pendant la Seconde Guerre mondiale.

La production mondiale de chanvre est en baisse depuis les années 1960, passant de plus de 300 000 tonnes courtes (272 160 t) de fibre et de câble de chanvre en 1961 à 69 000 tonnes courtes (62 597 t) en 1997. La Chine représente 36 % de cette production et 73 % de production de céréales. Ce chiffre est passé de 80 000 à 37 000 tonnes courtes (72 576 à 33 566 t) au cours de la même période. Vers 1994, il y avait 23 papeteries utilisant des fibres de chanvre, avec une production mondiale estimée à 12 000 tonnes courtes (10 886 t) par an. La plupart de ces usines étaient situées en Chine et en Inde pour produire du papier d'impression et d'écriture. D'autres produisaient des papiers spéciaux, notamment du papier à cigarettes. L'usine moyenne de pâte et papier de chanvre produit environ 5 000 tonnes courtes (4 536 t) par an, contre 250 000 tonnes courtes (226 800 t) par an.

Cependant, au cours de la dernière décennie, le nombre d'entreprises qui commercialisent et fabriquent des produits à base de chanvre a considérablement augmenté. Le marché nord-américain en est encore à ses balbutiements puisque le Canada vient de légaliser la production et la vente de chanvre en 1998. Les tests de culture du chanvre aux États-Unis ont commencé un an plus tard, bien qu'il soit toujours illégal de le cultiver commercialement.

Matières premières

Le traitement des fibres utilise peu de produits chimiques, voire aucun. Cependant, la fibre peut être mélangée avec d'autres matériaux, tels que des fibres synthétiques ou des résines comme liants, en fonction du produit final fabriqué. Pour la fabrication du papier, de l'eau et des produits chimiques (hydroxyde de sodium ou composés soufrés) sont mélangés aux fibres pour éliminer les composants naturels de la colle.

Le processus de fabrication

Culture et récolte

Le chanvre est une plante annuelle qui pousse à partir de graines. Il pousse dans une gamme de sols, mais a tendance à mieux pousser sur des terres qui produisent des rendements élevés de maïs. Le sol doit être bien drainé, riche en azote et non acide. Le chanvre préfère un climat doux, une atmosphère humide et des précipitations d'au moins 25-30 pouces (64-76 cm) par an. Les températures du sol doivent atteindre un minimum de 42-46°F (5,5-7,7°C) avant que les graines puissent être plantées.

• 1 La culture est prête pour la récolte de fibres de haute qualité lorsque les plantes commencent à répandre du pollen, à la mi-août pour l'Amérique du Nord. La récolte des graines a lieu quatre à six semaines plus tard. La fibre de chanvre est normalement prête à être récoltée 70 à 90 jours après le semis. Une machine spéciale avec des rangées de dents indépendantes et un hachoir est utilisée. Pour récolter le chanvre pour les textiles, un équipement de coupe spécialisé est nécessaire. Les moissonneuses-batteuses sont utilisées pour la récolte Un exemple de chanvre et de fibres de chanvre. grain, qui sont modifiés pour éviter que les pièces de la machine ne s'emmêlent avec la fibre libérienne.
• 2 Une fois la récolte coupée, on laisse les tiges rouir (élimination de la pectine [liant] par exposition naturelle à l'environnement) dans le champ pendant quatre à six semaines - selon la météo - pour détacher les fibres. Pendant que les tiges reposent dans le champ, la plupart des éléments nutritifs extraits par la plante sont renvoyés au sol lorsque les feuilles se décomposent. Les tiges sont tournées plusieurs fois à l'aide d'une machine spéciale pour un rouissage uniforme, puis mises en balles avec l'équipement de récolte de foin existant. Les balles sont stockées dans des endroits secs, y compris des hangars, des granges ou d'autres entrepôts couverts. La teneur en humidité des tiges de chanvre ne doit pas dépasser 15 %. Lorsqu'elles sont plantées pour la fibre, les rendements varient de 2 à 6 tonnes courtes (1,8 à 5,4 t) de tiges sèches par acre, ou de 3 à 5 tonnes courtes (2,7 à 4,5 t) de tiges de chanvre en balles par acre au Canada.

Traitement des céréales

• 3 Les graines de chanvre doivent être correctement nettoyées et séchées avant d'être stockées. L'extraction de l'huile s'effectue généralement à l'aide d'une presse à expulsion mécanique sous atmosphère d'azote, également appelée pression mécanique à froid. La protection contre l'oxygène, la lumière et la chaleur est essentielle pour produire une huile savoureuse avec une durée de conservation acceptable. Des méthodes d'extraction par solvant font également leur apparition pour éliminer le pétrole car elles permettent d'obtenir des rendements plus élevés. Ces méthodes utilisent de l'hexan, du dioxyde de carbone liquide ou de l'éthanol comme solvant. Des étapes de raffinage et de désodorisation peuvent être nécessaires pour les fabricants de cosmétiques.
• 4 Une étape de décorticage, qui enlève la peau croquante de la graine à l'aide d'un broyeur, peut être nécessaire. Des modifications à l'équipement existant peuvent être nécessaires pour nettoyer adéquatement les graines des résidus de coque.

Traitement de la fibre

• 5 Pour séparer le noyau ligneux de la fibre libérienne, une séquence de rouleaux (casseurs) ou un broyeur à marteaux sont utilisés. La fibre libérienne est ensuite nettoyée et cardée jusqu'à la teneur en noyau et la finesse souhaitées, parfois suivies d'une coupe à la taille et d'une mise en balles. Après le nettoyage et le cardage, des étapes secondaires sont souvent nécessaires. Ceux-ci comprennent des nattes pour la production de nattes et de molletons non tissés, la réduction en pâte (la décomposition des faisceaux de fibres par des méthodes chimiques et physiques pour produire des fibres pour la fabrication du papier) et l'explosion à la vapeur, une élimination chimique des liants naturels pour produire une fibre tissée . Les lignes de traitement complètes pour la fibre de chanvre ont des débits allant de 2 à 8 tonnes courtes/heure (1,8 à 7,2 t/h).

Emballage

• 6 La fibre primaire est pressée en une balle hautement compressée, semblable à d'autres fibres comme le coton, laine et polyester. D'autres produits, tels que la litière pour chevaux, sont emballés dans une balle compressée.

Fabrication du papier

• 7 Les fibres libériennes sont généralement utilisées dans le papier, qui est placé dans un réservoir sphérique appelé digesteur avec de l'eau et des produits chimiques. Ce mélange est chauffé jusqu'à huit heures à température et pression élevées jusqu'à ce que toutes les fibres soient séparées les unes des autres. Le lavage avec un excès d'eau élimine les produits chimiques et les composants de liaison extraits (pectine). Les fibres nettoyées sont ensuite introduites dans une machine appelée batteur Hollander, qui se compose d'un grand bac équipé d'une roue tournant autour d'un axe horizontal. Cette étape de battage, qui dure jusqu'à 12 heures, coupe les fibres à la longueur souhaitée et produit la rugosité de surface requise pour une bonne adhérence. Des produits chimiques de blanchiment sont parfois ajoutés au cours de cette étape ou pour séparer les réservoirs avec les fibres. La pâte blanchie est ensuite pompée vers la machine à papier ou pressée jusqu'à une siccité appropriée pour le transport vers une papeterie à un autre endroit.

Contrôle qualité

Les fibres de chanvre sont testées pour la résistance à la traction, la finesse (diamètre de la fibre) et la couleur est enregistrée. La teneur en humidité est enregistrée à chaque étape du processus de croissance et de production. La teneur en THC de la plante est également testée en continu pour s'assurer que le niveau ne dépasse pas la barre des 0,3%. Des recherches sont toujours en cours sur les effets que le chanvre aurait sur l'industrie. Les normes établies sont constamment modifiées et modifiées.

Sous-produits/Déchets

Le chanvre récolté non utilisé est brûlé. Pendant le traitement de la fibre, la fibre centrale est conservée et généralement utilisée pour fabriquer du papier, de la litière pour chevaux ou des matériaux de construction. La plupart des producteurs de chanvre recyclent la fibre principale en enlevant la poussière, puis en la mettant en balles et en emballant. La poussière peut être comprimée en pastilles utilisées comme combustible. La saleté et les petits éclats de noyau sont également utilisés comme additif de sol riche en nutriments.

Le futur

Là où c'est légal, l'industrie du chanvre s'est développée à un taux de croissance annuel de 20%. D'autres utilisations potentielles sont en cours de développement. Par exemple, la farine de chanvre a démontré qu'elle peut être utilisée comme ingrédient alimentaire pour les fermes aquacoles, en particulier les poissons d'eau douce et les crevettes. Même la bière de chanvre est entrée sur le marché canadien, même si elle devrait rester une petite partie des ventes de bière. Les matériaux composites pour le bâtiment sont également à l'étude.

L'utilisation du chanvre comme source de nourriture peut devenir la plus grande application, car les graines de chanvre ont une grande valeur nutritionnelle. La graine contient des acides gras essentiels, des protéines, du calcium, du fer, du zinc et des vitamines B, C et E. Les graines de chanvre peuvent être transformées en huile ou en farine et peuvent également être consommées entières, car elles ont un goût similaire aux pignons de pin ou aux graines de tournesol. .

Les perspectives du chanvre aux États-Unis sont incertaines car il est toujours illégal de le cultiver. Il y a 10 États qui ont adopté une loi en 1998 pour autoriser la culture du chanvre à des fins de recherche - Arkansas, Californie, Hawaï, Illinois, Minnesota, Montana, Nouveau-Mexique, Dakota du Nord et Virginie - et un certain nombre d'autres États envisagent de le faire. Cependant, la loi fédérale interdit toujours la culture du chanvre industriel. La Drug Enforcement Agency devra changer d'avis avant qu'un marché puisse être développé aux États-Unis. Une fois que cela se produira, le chanvre pourrait devenir une culture d'un milliard de dollars s'il y a suffisamment d'investissements et d'intérêts, si les prix sont compétitifs et si des produits de haute qualité peuvent être fabriqués. La technologie de transformation doit également être améliorée pour les produits à plus forte valeur ajoutée.