Chemical treatment for the separation of hemp bast fibers
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-12-10
Department
Major/Subject
Biomass Refining
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
57
Series
Abstract
Hemp (Cannabis sativa L.) is a sustainable source of natural fibers, that can be used in a plethora of applications. However, the commercial viability of hemp fiber production is constrained by inefficient and inconsistent fiber separation methods. Current bast fiber extraction techniques often compromise fiber quality, prove expensive, or pose environmental hazards, creating a need for more effective and sustainable alternatives. This thesis explores a novel chemical retting method aimed at extracting hemp bast fibers efficiently and cost-effectively. Sodium bicarbonate (SB), an inexpensive and non-hazardous chemical, was employed as the retting agent in a series of controlled retting experiments at varying temperatures, durations, and chemical dosages. Adhesion strength between bast fibers and hurds in treated hemp stalks was assessed and dissolved carbohydrates were analysed with gas chromatography-mass spectrometry. The study successfully demonstrated the extraction of bast fibers from hemp stalks solely using SB under mild conditions. Fiber-to-hurd adhesion was significantly weaker after as little as 1 hour of treatment. Gas chromatography-mass spectrometry analysis suggested that the highest gum removal was achieved with treatments of 20 wt% SB dosage at 80°C. These findings indicate that SB treatment holds potential as a cost-effective, efficient, and safe chemical retting technique for bast fiber extraction.Hamppu (Cannabis Sativa L.) on kestävä luonnonkuitujen lähde, joille on lukuisia käyttökohteita. Hamppukuitujen teollista tuotantoa kuitenkin rajoittaa tehottomat ja epäjohdonmukaiset kuitujen eristämismenetelmät. Nykyiset menetelmät usein joko vaarantavat tuotettujen kuitujen laadun, ovat kalliita, tai aiheuttavat haittaa ympäristölle. Näistä syistä kestävien ja tehokkaiden uusien ratkaisujen kehittäminen on tärkeää. Tämä työ tutkii uudenlaista kemiallista liotusmenetelmää, jonka tarkoituksena on eristää niinikuituja hampusta tehokkaasti sekä kustannustehokkaasti. Työssä tehtiin sarja liotuskokeita käyttäen natriumvetykarbonaattia, edullista ja vaaratonta kemikaalia vaikuttavana aineena. Kokeita tehtiin eri lämpötiloissa, reaktioajoilla ja kemikaaliannostuksilla. Käsiteltyjen hampunvarsien niinikuitujen ja päistäreen välistä adheesiota arvioitiin ja liuenneita hiilihydraatteja analysoitiin kaasukromatografia-massaspektrometrialla. Työssä demonstroitiin onnistuneesti niinikuitujen eristäminen hampunvarsista käyttäen pelkästään natriumvetykarbonaattia miedoissa olosuhteissa. Niinikuitujen ja päistäreen välinen adheesio oli huomattavasti heikompi jo yhden tunnin käsittelyn jälkeen. Kaasukromatografia-massaspektrometria osoittaa, että 20% natriumvetykarbonaatti annostus ja 80°C reaktiolämpötila johtivat tehokkaimpaan liima-aineiden poistoon. Nämä löydökset näyttävät, että natriumvetykarbonaattikäsittely on potentiaalinen kustannustehokas, nopea, ja vaaraton kemiallinen liotusprosessi hamppukuitujen tuottamiseen.Description
Supervisor
Vuorinen, TapaniThesis advisor
Le, Huy QuangKeywords
hemp, sodium bicarbonate, bast fibers, natural fibers, chemical retting, biomass