Study of the strength of lignocellulosic raw material fibers with HWE using the example of hemp (Cannabis sativa L.) fibers

• Autorzy: Czyż Katarzyna , Roman Kamil

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.3115

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For technology development and adaptation to local needs, it may be necessary to modify lignocellulosic materials such as Cannabis sativa L. with appropriate methods and techniques. During the modification process, the lignocellulosic complex (LCC) of the raw material is interfered with to activate chemical compounds. After extraction, the research's most significant finding is that the post-extraction material has a lower tensile strength, which improves the conditions for its extraction. The entanglement of materials in harvesting equipment is a well-known problem, and any method that facilitates hemp harvesting is highly beneficial. The current study uses Hot Water Extraction (HWE) to characterize the hemp stalk before and after the extraction process. An analysis of the data will be conducted on the prepared samples after testing for strength. The study examines how the strength of raw materials varies depending on the degree of interference with the chemical composition and structure of the lignocellulosic complex (LCC).The main goal was to test the effect of different cycles of the HWE process on the strength of hemp fibers.

PL

W celu rozwoju technologii i dostosowania jej do lokalnych potrzeb, konieczna może być modyfikacja materiałów lignocelulozowych, takich jak Cannabis sativa L., za pomocą odpowiednich metod i technik. Podczas procesu modyfikacji dochodzi do interakcji z kompleksem lignocelulozowym (LCC) surowca w celu aktywacji związków chemicznych. Najważniejszym odkryciem badawczym jest to, że materiał poekstrakcyjny ma niższą wytrzymałość na rozciąganie, co poprawia warunki jego ekstrakcji. Zaplątywanie się materiałów w sprzęcie do zbioru jest dobrze znanym problemem, a każda metoda ułatwiająca zbiór konopi jest bardzo korzystna. Obecne badanie wykorzystuje ekstrakcję gorącą wodą (HWE) do scharakteryzowania łodygi konopi przed i po procesie ekstrakcji. Analiza danych zostanie przeprowadzona na przygotowanych próbkach po przetestowaniu ich wytrzymałości. Badanie sprawdza, w jaki sposób wytrzymałość surowców zmienia się w zależności od stopnia ingerencji w skład chemiczny i strukturę kompleksu lignocelulozowego (LCC). Głównym celem było przetestowanie wpływu różnych cykli procesu HWE na wytrzymałość włókien konopi.

Słowa kluczowe

EN

lignocellulosic; hot water extraction; HWE; hemp; fibers

PL

lignocelulozowe; ekstrakcja gorącą wodą; HWE; konopie; włókna

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 123
• Strony: 177--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czyż Katarzyna

• Faculty of Wood Technology, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Warsaw, Poland

autor

Roman Kamil

• Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

Bibliografia

• 1. ALTMAN, A.W.; KENT-DENNIS, C.; KLOTZ, J.L.; MCLEOD, K.R.; VANZANT, E.S.; HARMON, D.L. Review: Utilizing Industrial Hemp (Cannabis Sativa L.) by-Products in Livestock Rations. Anim Feed Sci Technol 2024, 307.
• 2. CHEN, W.; CHEN, J.; WILLIAMS, K.; WHEELER, C. Investigation into the Ship Motion Induced Moisture Migration during Seaborne Coal Transport. Advanced Powder Technology 2017, 28, 3004–3013, doi:https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.09.011.
• 3. LESZCZYŃSKI, M.; ROMAN, K. Hot-Water Extraction (HWE) Method as Applied to Lignocellulosic Materials from Hemp Stalk. Energies (Basel) 2023, 16, 4750, doi:10.3390/en16124750.
• 4. MURATA, K.; NAGAI, H.; NAKANO, T. Estimation of Width of Fracture Process Zone in Spruce Wood by Radial Tensile Test. Mechanics of Materials 2011, 43, 389–396, doi:https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2011.04.005.
• 5. NAZMUL, R.T.; SAINSBURY, B.A.; GARCEZ, E.O.; AL-DEEN, S.; ASHRAF, M. Characterisation of the Effects of Hemp Shives for Internal Curing of Concrete. Constr Build Mater 2023, 409, doi:10.1016/j.conbuildmat.2023.133916.
• 6. NOWAKOWSKI-PAŁKA, J.; ROMAN, K. Evaluation of the Hemp Shive (Cannabis Sativa L.) Energy Requirements Associated with the Biocomposite Compaction Process. Energies (Basel) 2023, 16, doi:10.3390/en16186591.ÖSTMAN, B.A..-L. Wood Tensile Strength at Temperatures and Moisture Contents Simulating Fire Conditions. Wood Sci Technol 1985, 19, 103–116, doi:10.1007/BF00353071.
• 7. PATEL, N.; FEOFILOVS, M.; BLUMBERGA, D. Evaluation of Bioresource Value Models: Sustainable Development in the Agriculture Biorefinery Sector. J Agric Food Res 2022, 10, 100367, doi:https://doi.org/10.1016/j.jafr.2022.100367.
• 8. PUKALCHIK, M.; MERCL, F.; PANOVA, M.; BŘENDOVÁ, K.; TEREKHOVA, V.A.; TLUSTOŠ, P. The Improvement of Multi-Contaminated Sandy Loam Soil Chemical and Biological Properties by the Biochar, Wood Ash, and Humic Substances Amendments. Environmental Pollution 2017, 229, 516–524, doi:10.1016/j.envpol.2017.06.021.
• 9. ROMAN, K.; GRZEGORZEWSKA, E.; LESZCZYŃSKI, M.; PYCKA, S.; BARWICKI, J.; GOLISZ, E.; ZATOŃ, P. Effect of Seawater with Average Salinity on the Moisture Content, Ash Content and Tensile Strength of Some Coniferous Wood. Materials 2023, 16, doi:10.3390/ma16082984.
• 10. ROMAN, K.; LESZCZYŃSKI, M.; PYCKA, S.; WARDAL, W.J. The Effects of Seawater Treatment on Selected Coniferous Wood Types. Materials 2023, 16, doi:10.3390/ma16175831.
• 11. SONG, H.; LIU, T.; GAUVIN, F. Enhancing Mechanical Performance of Green Fiber Cement Composites: Role of Eco-Friendly Alkyl Ketene Dimer on Surfaces of Hemp Fibers. Journal of Materials Research and Technology 2024, 28, 3121–3132, doi:10.1016/j.jmrt.2023.12.255.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).