Luonnonkuituja tuottavien kasvien tuotanto Sastamalan ympäristössä

Transkriptio

1 Kuva Merja Mäkinen Luonnonkuituja tuottavien kasvien tuotanto Sastamalan ympäristössä Marketta Saastamoinen, Kaija Vesanen ja Jukka Saarinen

2 Luonnonkuituja tuottavien kasvien tuotanto Sastamalan ympäristössä Marketta Saastamoinen, Kaija Vesanen ja Jukka Saarinen Kirjallisuuskatsaus on toteutettu osana Luonnonkuitukomposiittien oppimisympäristön ja koulutuksen kehittäminen hanketta, jonka päärahoittaja on Euroopan aluekehitysrahasto EAKR Pirkanmaan liiton kautta. Hanketta rahoittavat myös Sastamalan ja Huittisten kaupungit. ISBN (nid.) ISBN (PDF) Sastamalan koulutuskuntayhtymä Huittinen 2011

3 1 Johdanto Tämä kirjallisuuskatsaus on tehty osana Sastamalan koulutuskuntayhtymän Luonnonkuitukomposiittien oppimisympäristön ja koulutuksen kehittäminen hanketta. Hankkeelle on saatu EAKRrahoitusta Pirkanmaan liitosta. Työssä on koottu yhteen pääasiassa Suomessa tehtyä peltobiomassoihin liittyvää tutkimusta ja kehitystyötä. Raportissa selvitetään toimeksiannon mukaisesti Sastamalan koulutuskuntayhtymän alueella tuotettavien kuitukomposiitin raaka-aineeksi soveltuvien kasvien tuotantoalat. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään eri kasvien viljelyyn ja kuitusadon korjuuseen liittyviä kysymyksiä sen mukaan miten tärkeäksi kasvi kuituraaka-ainetuotannon kannalta koetaan. Kuitukomposiittituotantoon soveltuvina mahdollisina kasvilajeina esitellään kuitu- ja öljypellava, kuitu- ja öljyhamppu, viljojen olki, ruokohelpi ja muita nurmiheiniä sekä nokkonen, kauran kuori ja järviruoko. Näistä kasveista on käsitelty lajikkeita, kemiallista koostumusta, viljelyä, korjuuta sekä käyttöä koskevia tuloksia. Liitteeseen on koottu tietoa toteutetuista luonnonkuituhankkeista ja muusta peltokuitututkimuksesta Suomessa.

4 2 Sisältö 1. Kuitukomposiitit... 4 Jukka Saarinen Komposiittien määritelmiä Kuitujen luokittelu Kuitujen sijainti kasveissa Kasvikuitujen rakenne ja kemiaallinen koostumus Luonnonkuidut komposiittien raaka-aineena Luonnonkuitujen tärkeimmät edut komposiiteissa Kuitukomposiittien ympäristövaikutukset Komposiiteissä käytettävät muovit Peltokasvien tuottaminen komposiitin raaka-aineeksi Kasvien kuitupitoisuus ja sen muutokset Kasvilajien satotasojen ja kuitumäärän vertailua meillä ja muualla Sadon korjuukustannuksia ja kuituraaka-aineen hinnoitteluperusteita Lähdeluettelo Luonnonkuitukasvit, viljely ja kauppa Marketta Saastamoinen Viljelyalat Sastamalan seudulla Luonnonkuitukasvien viljelyalat EU:n alueella ja luonnonkuitujen kauppa Lähdeluettelo Kuitu- ja öljypellava sekä öljy- ja kuituhamppu Marketta Saastamoinen Johdanto Pellavan ja hampun viljelyn ja käytön historia Toteutetut pellava- ja hamppuhankkeet ja muu tutkimus Pellava ja hamppu: öljy- ja kuitupellavan sekä hampun kuitu ja koostumus Pellava Kuitu- ja öljypellavan viljely: kylvö ja käytettävä kylvösiemenmäärä Pellavan lannoitus Pellavan esikasvi ja pellava esikasvina Pellavan kasvinsuojelu Kuitu- ja öljypellavalajikkeet, siemen- ja varsisato sekä kuitupitoisuus Pellavakuitu ja sen ominaisuudet, perinnöllinen vaihtelu Pellavan kasvuaika Pellavan varsi, pituus ja laonkesto Pellavakuidun mikrobiologinen laatu Öljy- ja kuitupellavan sadon korjaaminen Pellavan varsisadon ja kuidun käyttö... 61

5 Hamppu Kuitu- ja öljyhamppu Hampun kylvö, kylvötiheys Maalaji ja lannoitus Hampun kasvinsuojelu Hamppulajikkeet Hamppukuidun mikrobiologinen laatu Hampun sadon korjuu Hamppusadon käyttö Lähdeluettelo Viljan olki Marketta Saastamoinen Oljen käyttö Lähdeluettelo Kuitujen tuottaminen heinäkasveista Jukka Saarinen Yleistä nurmikasvien viljelystä Nurmikasvien viljelyn laajuus Suomessa viljeltäviä tärkeimpiä nurmikasveja Nurmikasvien tuottaminen kuitukasveiksi Nurmikasvien satotasot, kuitusaanto %:t ja kuitusadot Nurmikasvikuidun tuotannon kannattavuuden arviointia Lähdeluettelo Järviruoko, nokkonen ja kauran kuori Kaija Vesanen Järviruoko Kauran kuori Nokkonen Muita kuitukasveja Lähdeluettelo LIITE

6 4 1. Kuitukomposiitit Jukka Saarinen 1.1. Komposiittien määritelmiä Komposiitilla tarkoitetaan kahden tai useamman materiaalin yhdistelmää, jossa materiaalit toimivat yhdessä, mutta eivät ole liuenneet tai sulautuneet toisiinsa (KURRI ym. 1999). Komposiittivalmistuksessa tähdätään materiaaleihin ja tuotteisiin, joissa yhdistyvät raaka-ainekomponenttien hyvät ominaisuudet ja niiden heikkoudet minimoituvat. Komposiiteissa kokonaisuuden yhteen sitova yhdiste nk. matriisi, on jokin muoviyhdiste, useimmiten joko kesto- tai kertamuovi. Kuitukomposiiteilla tarkoitetaan yhdistettä, joka koostuu lujuutta lisäävistä kuiduista, kokonaisuuden yhteen sitovasta muovimatriisista sekä mahdollisista lisäaineista. Esimerkki tällaisesta on lasikuitukomposiitti. Hajoamattoman ja palamattoman lasikuidun käyttö komposiitin lujitteena vaikeuttaa kuitenkin tuotteen kierrätystä ja loppusijoittamista. Luonnonkuitukomposiitilla tarkoitetaan yhdistettä, jossa muovimatriisi yhdistetään luonnosta saatavien kasviperäisten kuitujen kanssa. Kuidut voivat olla puuperäisiä tai pellolla tuotetuista kasveista erotettuja ns. agrokuituja. Kasvikuitujen käytöllä on monia taloudellisia, teknisiä ja ympäristökuormitukseen liittyviä etuja lasikuitulujitteen käyttöön verrattuna. Kuitulujitettujen komposiittien tavoitteena ovat tuotteet, joissa korkea lujuus ja jäykkyys yhdistyvät keveyteen Kuitujen luokittelu Kuidut voidaan luokitella ylimmällä tasolla sen mukaan, esiintyvätkö kuidut luonnossa sellaisenaan, jolloin puhutaan luonnonkuiduista vai tuotetaanko ne jonkin teollisen muuntoprosessin avulla, jolloin käytetään nimitystä tekokuidut. Määritelmän mukaan kaikkien luonnonkuitujen raaka-aineen ei tarvitse olla alkuperältään eloperäistä ja uusiutuvaa eikä kaikkien tekokuitujen uusiutumattomia (Kaavio 1). Kaavio 1. Kuitujen luokittelu (finatex mukaeltu) Kuidut Luonnonkuidut Tekokuidut Kasvikuidut Eläinkuidut Mineraalikuidut Muuntokuidut Synteettiset kuidut Epäorgaaniset kuidut pellava puuvilla villa, silkki, karvat asbesti wollastoniitti viskoosi asetaatti nylon kevlar lasikuitu metallikuitu

7 Kuitujen sijainti kasveissa Tämän selvityksen kannalta tärkein ryhmä, kasvikuidut voidaan ryhmitellä sen mukaan, missä osassa kasvia kuidut esiintyvät. Jaotelman mukaisesti kuituja nimitetään varsi-, niini-, siemen-, lehti-, hedelmä- ja puukuiduiksi (Kaavio 2). Kaavio 2. Luonnonkuitujen jaottelu esiintymispaikkansa mukaan kasvissa ja (MOHANTY & al Muokattu lähteestä s. 45) Varsikuidut viljat, heinät, maissi, bambu, sokeriruoko - maissi -maissi Niinikuidut pellava, hamppu, juutti, rami, kenaf -maissi Siemenkuidut puuvilla, kapokki Kasvikuidut Lehtikuidut ananas, sisal -maissi Hedelmäkuidut kookos Puukuidut kuusi, mänty, koivu, eukalyptus Puukuidut sijaitsevat puuvartisten kasvien jälsikerroksen sisäpuolisessa puuosassa yhteen kasvaneina johtojännekehinä (TERÄVÄ & al s. 81). Varsikuidut ovat putkilokasvien varsien tukisolukkoa sekä varsien johtosolukoiden puuosan solukkoa. Johtosolukot sijaitsevat yksisirkkaisilla kasveilla varren poikkileikkauspinnalla hajallaan (Kuva 1.) ja kaksisirkkaisilla kasveilla kehämäisesti kasvin varressa (Kuva 2). Niinikuidut sijaitsevat kaksisirkkaisten kasvien varren pintaosan nilakerroksessa toisistaan erillään olevina kuitukimppuina (Kuva 3). Kuva 1. Maissin varren poikkileikkaus Kuva 2. Auringonkukan varren poikkileikkaus Kuvat 1 ja 2. Teoksesta Terävä, E. & Kanervo, E. Kasvianatomia s. 81.

8 6 Kuva 3. Pellavan varren rakenne: 1. pintakerros, 2. kuitukimppu, 3. yksittäinen kuitusolu (peruskuitu), 4. päistäre, 5. ydinkanava (FRÖIER & ZIENKIEWICZ 1991) Suomen oloissa kaupallisesti ylivoimaisesti tärkeimmän ryhmän muodostavat puukuidut. Myös varsi- (olki, heinät, järviruoko) ja niinikuidut (pellava, hamppu) omaavat kaupallisen potentiaalin. Siemen-, lehti- ja hedelmäkuiduilla ei Suomessa ole merkitystä, mutta muualla näihin kasviryhmiin kuuluu tärkeitä kuitukasveja Kasvikuitujen rakenne ja kemiaallinen koostumus Kasvikuidut l. peruskuidut ovat kuolleita, paksuseinäisiä, pitkiä, solunseinällisiä soluja. Kuitujen massa koostuu valtaosin onton keskiosan ympärillä olevasta solunseinämäaineksesta. Solunseinä koostuu ns. primaarisesta ja kerroksellisesta sekundaarisesta solunseinästä (Kuva 4). Kuitusolujen solunseinän painosta, paksuudesta ja selluloosasta suurin osa on kertynyt sekundaarisen solunseinän kerroksiin. Sekundaarinen solunseinä ja sen sisältämä selluloosa antaa kuidulle sen korkean vetolujuuden (LEHTINIEMI 2011 s. 4). Puuvartisilla kasveilla suurimmalla osalla soluista on sekundaarinen solunseinä, mutta ruohovartisilla kasveilla näitä on lähinnä erilaisissa tuki- ja johtosolukoissa (SAARELA 2003 kuva 12). Moniin kasvien soluihin, kuten kasvusoluihin ja tylppysoluihin (TE- RÄVÄ ym s. 31), ei muodostu sekundaarista solunseinää lainkaan.

9 7 Kuva 4. Pellavan peruskuidun soluseinän rakenne. S1 on peruskuidun sekundaarisen soluseinän sisäkerros, S2 keskikerros ja S3 ulkokerros. P on primaarinen soluseinä (LEHTINIEMI 2011 s. 4) Kemiallisesti solunseinä on pääosin selluloosaa, hemiselluloosaa, ligniiniä, pektiiniä sekä vesiliukoisia ainesosia. Näistä selluloosa, hemiselluloosa ja ligniini ovat soluseinän peruskomponentteja, jotka määräävät kuitujen fysikaaliset ominaisuudet (MOHANTY & al s.46 47). Näiden pitoisuudet vaihtelevat kasvilajista, kasvinosasta ja kasvin kehitysasteesta toiseen. Kuidut (solunseinä) syntyvät hierarkkisesta rakenteesta, jossa perusyksikkö on kuusihiiliatominen yleinen luonnossa esiintyvä hiilihydraatti, glukoosi. Kuvassa 5 on kuvattu glukoosimolekyylien ketjuuntuminen ja liittyminen sivusuunnassa yhteen sekä rakenneosat, joista päädytään lopulta itse kuituun.

10 8 Kuva 5. Kuidun muodostuminen (Mäkinen, 2010) Peruskuidut esiintyvät usein kasveissa yhteen kasvaneina kuitukimppuina (esim. pellavan ja hampun niinikuidut). Myös teknisissä sovelluksissa kuituja käytetään usein kuitukimppuina. Kuituja kutsutaan tällöin tekniseksi kuiduksi. Kuitukimput syntyvät kasvien pektiinin sitoessa yksittäiset peruskuidut yhteen (Kuva 6). Kuidut liittyvät yhteen myös pituussuunnassa, mistä syystä kuitukimput voivat olla jopa metrin pituisia, vaikka itse kuidut ovat korkeintaan kymmeniä millimetrejä pitkiä. Teknisistä kuiduista valmistetuissa komposiiteissa on kaksi rajapintaa; yksi teknisen kuidun ja muovimatriisin välillä sekä toinen kuitukimpussa peruskuitujen välillä. Kuitukimpun pektiinisidokset ovat itse kuitua heikompia, joten jos komposiitin lujuutta halutaan vahvistaa, on käytettävä kuitukimppujen sijasta peruskuituja (MOHANTY & al s. 49).

11 9 Kuva 6. Poikkileikkaus pektiinin sitomasta kuitukimpusta pellavalla (MOHANTY & al s. 49) Kuitujen muoto ja koko sekä kuituseinämän paksuus ja rakenne vaikuttavat kuitujen lujuuteen, taipuisuuteen ja niistä valmistettujen kuitumateriaalien ominaisuuksiin (WOOD 19981). Kuiduilla on eri tekniset käyttötarkoitukset ominaisuuksiensa mukaisesti. Kuidun pituus ja leveys sekä pituuden ja leveyden suhde ovat tärkeimpiä kuitujen muototekijöitä. Paperinvalmistukseen käytettävissä kuiduissa tämä suhde on yleensä alle 100, mutta tekstiilikuiduissa yli 1000 (McDOUGALL 1993). Paperinvalmistusta varten kuituja luokitellaan yleisesti myös pelkästään pituutensa mukaan pitkiin ja lyhyihin kuituihin Luonnonkuidut komposiittien raaka-aineena Luonnonkuitujen ominaisuuksista on vaikea laatia yksityiskohtaista taulukkoa, joka yhdistäisi kaikki laatuominaisuudet. Tulokset vaihtelevat kuitujen ja käytettyjen testausmenetelmien mukaan. Aina ei myöskään kerrota onko testauksessa käytetty peruskuitua tai kuitukimppua. Kuitujen tehtävänä on toimia jäykkinä ja lujina kuormankantajina. Kuitulujitetuiila komposiiteilla pyritään tuotteisiin, joissa yhdistyvät korkea lujuus ja jäykkyys keveyteen (LEHTINIEMI 2011 s. 15). Kasvimassa saattaa soveltua sellaisenaankin komposiitin raaka-aineeksi. Niin sanotuissa puumuoveissa muoviin on sekoitettu pelkkien kuitujen sijasta sahanpurua, puunkuorta tai oksia. Tällöin ei ole kuitenkaan kyse varsinaisista kuitukomposiiteista, vaikka tuotteet niitä ominaisuuksiltaan muistuttavatkin (RITAMÄKI 2010 s. 4). Yleensä komposiitit valmistetaan kuitenkin yhdistämällä muovimatriisi kuidutetun kasvimateriaalin kanssa. Kuidutuksessa raaka-aineesta poistetaan hemiselluloosa ja ligniini, jolloin jäljelle jää pääasiassa selluloosasta koostuva kuitujae. Erilaisia kuituja, muoveja ja lisäaineita yhdistelemällä voidaan luonnonkuitukomposiittien ominaisuuksia muokata halutuiksi. Raaka-aineisiin liittyvä merkittävä ongelma on kasvikuitujen ja muovien välinen luontainen epäsopivuus. Kasvikuidut ovat vesihakuisia l. hydrofiilisiä ja muovit vettä hylkiviä l. hydrofobisia. Komponenttien erilainen luonne heikentää raaka-aineiden keskinäistä sitoutumista toisiinsa (adheesio). Vain hyvin muodostunut liitäntäpinta siirtää ulkopuolelta tulevan kuormituksen muovimatriisista kuituihin. Kuitujen vetolujuus voidaan hyödyntää täysimääräisesti ainoastaan silloin, kun ne katkeavat ennen kuin irtoavat sidosaineesta (WOLLENDORFER & BA- DER 1997). Useimpiin käyttötarkoituksiin luonnonkuitukomposiittien tekniset ominaisuudet riittävät ja sopivat kuitenkin hyvin. Kun kuitumateriaali ja muovi yhdistetään, saavutetaan uusia ominaisuuksia, jotka ovat parempia kuin kummassakaan raaka-aineessa yksinään. Tyypillisimmät muu-

12 10 tokset ovat luonnonkuitujen kosteudenkestävyyden paraneminen ja muovin jäykkyyden lisääntyminen. Jotta matriisi voisi siirtää kuorman kuidulle, on kuitujen oltava riittävän pitkiä. Kun kuidun pituus kasvaa, komposiittia lujittava vaikutus tehostuu (CALLISTER 2003). Liian pitkä kuitu aiheuttaa kuitenkin nk. flokkeja, mitkä vaikeuttavat kuidun syöttöä ja sekoittumista tasaisesti polymeerimatriisin sekaan. Liian lyhyt kuitu toimii puolestaan vain täyteaineen tapaan, eli ne jäykistävät muovia, mutta eivät tee siitä sitkeää (KOTO ym. 2004). Kuidun tasainen sekoittuminen muovimatriisin kanssa on kuitenkin jopa kuidun pituutta tärkeämpää (RITAMÄKI 2010 s. 10). Kuidun optimipituudelle on ilmoitettu arvo 2-4 mm (MOHANTY & al s. 110). Kuidun tavoitepituus riippuu myös komposiitin valmistusmenetelmästä sekä valmistettavasta tuotteesta. Märkärainaukseen käytettävälle kuidulle on annettu optimipituudeksi 0,5-2,0 mm (Suullinen tiedonanto Esko Järvinen 2011). Paperin valmistukseen käytetään kuoritun puun runko-osasta valmistettuja kuituja, jotka ovat tasalaatuisia (MOHANTY 2005 s. 67). Pellolla kasvaneissa ruohovartisissa kasvimassoissa lopputuotteen laatuvaihtelu on suurempaa, koska peltokuidun raaka-aine sisältää sekä varsia että lehtiä, joiden sisältämien kuitujen laatu poikkeaa toisistaan (ILVESSALO-PFÄFFLI 1995). Luonnonkuitujen ominaisuuksiin vaikuttaa myös ulkoiset tekijät, kuten kasvin kehitysaste, sadonkorjuu, varastointi ja sadon prosessointi, joiden tulee olla mahdollisimman hallittuja. Vasta näin toimien luonnonkuitujen korkea lujuus, mikrobiologinen laatu ja tasalaatuisuus voidaan säilyttää (MOHANTY & al s ). Varsinaisten kuitusolujen seinät eivät juuri sisällä epäorgaanisia aineita pektiinin kalsiumia lukuun ottamatta (McDOUGALL ym. 1993). Peltokasvien mineraalipitoisuus on monivuotisia puuvartisia kasvilajeja korkeampi vaihdellen havupuiden 1 %:sta riisin jopa 20 %:iin (Taulukko 5). Puuvartiset kasvit lisäksi kuoritaan ennen sellun keittoa, jolloin puusta erotetaan runsaimmin kivennäisaineita sisältävä kuoriosa. Pellolla tuotettu kuidun raaka-aine käytetään useimmiten kokonaisuudessaan, jolloin myös muiden, kuin korkean kuitupitoisuuden omaavan kasvinosien ja solukoiden mineraalit tulevat mukaan prosessiin. Kasvimateriaalien korkea mineraalipitoisuus vaikeuttaa kuidutuksen keittoprosessia. Haitallisin mineraali on pii, jonka korkea pitoisuus kuluttaa mm. enemmän laitteistoja (WATSON ja GARTSIDE 1976), sekä vaikeuttaa kemikaalien ja energian talteenottoa (RA- NUA 1977). Luonnonkuitujen käytöllä saavutettavan edun suuruus vaihtelee tuotteittain. On sovelluskohteita, joissa epäorgaaniset kuidut ovat parempia. Esimerkiksi tuotteissa, jotka joutuvat vaikeisiin sääolosuhteisiin tai sovelluksissa, joissa vaaditaan hyvin suurta lujuutta, lasikuidun käyttö lujitteena on perusteltua. Luonnonkuitukomposiittien ympäristöetu saavutetaan usein tuotteen välillisillä ominaisuuksilla kuten tuotteen keventymisellä kuin itse kuidun alkuperällä (BOS 2004) Luonnonkuitujen tärkeimmät edut komposiiteissa Luonnonkuitujen, synteettisten kuitujen ja muovien hintoja Merkittävimmät syyt komposiittien lasikuidun korvaamiseen luonnon kuiduilla ovat niiden lasikuitua edullisempi hinta, kierrätettävyys ja helpompi lopullinen hävitettävyys. Luonnonkuitujen käyttö tasaa myös itse lopputuotteen hintavaihtelua, kun osa öljypohjaisesta muovista korvataan vakaampihintaisella kuidulla. Taulukon 1 hintatiedot osoittavat osan luonnonkuiduista olevan merkittävästi edullisempia kuin lasikuitu joskin annettujen hintojen vaihteluväli on suuri.

13 11 Taulukko 1. Kuitujen hintoja (LEWIN 2007, BAILLIE 2004), muovit (KOSKINEN Tiedonanto sähköpostilla , havu- ja lehtisellun hinta: (MT )) Kuitulajit: Hinta ( / kg) Luonnonkuitujen keveys Luonnonkuituja: Pellava 2,29-11,47 Juutti 0,12-0,35 Hamppu 0,57-1,73 Puuvilla 1,61-4,59 Havupuusellu 0,65-0,70 Lehtipuusellu 0,50-0,60 Tekokuituja: E-lasikuitu 0,90-2,63 Aramidi 13,0-40,0 Hiilikuitu Muovit: Polystyreeni 2 Polypropeeni 2 3 Biohajoava muovi PLA 3 4 Luonnonkuitukomposiitit ovat lasikuituvahvisteisia kevyempiä. Luonnonkuituvahvisteisen komposiitin paino on n kg/m3, mikä on vain hieman kuivaa puuta painavampaa, mutta huomattavasti esimerkiksi puhdasta muovia kevyempää (RITAMÄKI 2010 s. 6). Kevyt, luja rakenne on useimmissa sovelluksissa eduksi ja mahdollistaa esimerkiksi autoteollisuudessa kevyiden sisäverhoiluelementtien valmistuksen ja välillisesti alhaisemman polttoaineen kulutuksen sekä ympäristövaikutuksen. Kuitujen hyvä vetolujuus Luonnonkuitujen vetolujuus on useimpiin käyttösovelluksiin riittävä. Niiden vetolujuus ei kuitenkaan pärjää epäorgaanisille kuiduille, joilla lujuus on moninkertainen luonnonkuituihin verrattuna. Lasikuitu on kuitenkin myös painavampaa, ja jos luonnonkuitujen ja lasikuidun lujuus suhteutetaan kuitujen painoon, niin ero vetolujuuksissa pienenee. On kehitetty myös tuotteita, joihin on sekoitettu sekä luonnon kuituja että epäorgaanisia kuituja. Näissä nk. hybridikomposiiteissa luonnonkuituja lujitetaan tarvittavalla määrällä mineraalikuituja, esimerkiksi sekoittamalla puolet pellava- ja puolet hiilikuitua (ANON 2008).

14 12 Taulukko 2. Kuitujen tiheys, halkaisija ja vetolujuusarvoja (Mohanty, K. & al s. 41, mukaeltu) Kasvi Tiheys Kuidun halkaisija Vetolujuus (g/cm3) (µm) (MPa) pellava 1, hamppu 1, juutti 1,3-1, kenaf 930 nokkonen 650 sisal 1, puuvilla 1,5-1, kookos 1,15-1, lasikuitu 2,55 < kevlar 1, hiilikuitu 1, Luonnonkuidut uusiutuvia 1.7. Kuitukomposiittien ympäristövaikutukset Kasviperäisten, uusiutuvien luonnonkuitujen käytöllä komposiittien materiaalina korvatataan uusiutumattomia epäorgaanisia kuituja. Luonnonkuitujen tilavuusosuus komposiiteissa on usein suurempi kuin vaihtoehtoisen lasikuidun, mikä vähentää myös uusiutumattomasta raaka-aineesta valmistetun muovimatriisin osuutta luonnonkuitukomposiiteissa. Luonnonkuitujen osuus valmiin tuotteen massasta vaihtelee välillä % (RITAMÄKI 2010 s. 7). Luonnonkuidut kierrätettäviä Luonnonkuitukomposiitin merkittävä etu lasikuituvahvisteiseen komposiittiin verrattuna on sen kierrätysmahdollisuus. Kestomuovikomposiitit voidaan rikkoa pienemmiksi kappaleiksi, sulattaa ja puristaa uudelleen komposiitin raaka-aineeksi granulaateiksi, mikä toteuttaa materiaalin kierrätystavoitetta. Uusien tuotteiden kierrätettävyysvaatimus tulee jatkossa yhä tärkeämmäksi. Esimerkiksi v alkaen voimaan tulee EU-direktiivi, jonka mukaan uusien autojen osista 95 % pitää olla kierrätettävissä (Directive 2000/53/EC - the "ELV Directive). Alkuperäisinä raaka-aineina voidaan käyttää myös kierrätysmateriaaleja, sekä muovia että kuitua, jolloin tuotannon ympäristövaikutusta voidaan edelleen alentaa (SCHUT 2007). Luonnonkuitujen valmistuksen energian kulutus Luonnonkuitujen käyttö muovimatriisin lujitteena on edullista myös valmistukseen tarvittavan pienemmän energiankulutuksen vuoksi (Taulukko 4). Energiankulutusta ja lasikuidun ja pellavakuidun välistä eroa voi suhteuttaa kevyen polttoöljyn energiasisältöön (42,7 MJ/kg). Alla olevasta taulukosta nähdään lasikuitumaton valmistamisen suuri energiantarve pellavamattoon verrattuna. Yhdellä öljykilolla voidaan valmistaa yli 4 kg pellavamattoa, kun taas lasikuitumattoa syntyy öljykilolla vain 0,8 kg.

15 13 Taulukko 3. Uusiutumattoman energian tarve pellava- ja lasikuitumattojen valmistuksessa (JOSHI & al. 2004) Pellavakuitumatto MJ/kg Lasikuitumatto MJ/kg Siementen tuottaminen 0,05 Raaka-aineet 1,7 Lannoitteet 1,00 Sekoitus 1,0 Kuljetus 0,90 Kuljetus 1,6 Viljely 2,00 Sulatus 21,5 Kuitujen erotus 2,70 Kehruu 5,9 Maton valmistus 2,90 Maton valmistus 23,0 Kokonaistarve 9,55 54,7 Luonnonkuitukomposiittien hävittäminen Elinkaarensa lopulla luonnonkuitukomposiittien merkittävä etu mineraalikuitukomposiitteihin verrattuna on niiden helpompi hävittäminen. Yksinkertaisimmillaan luonnonkuituvahvisteiset tuotteet voidaan polttaa muun poltettavan jätteen mukana, jolloin lopputuloksena syntyy vain hiilidioksidia ja vettä (JOSHI & al 2004). Myös lasikuituvahvisteinen komposiitin muovi voidaan polttaa, mutta tällöin lasikuituvahviste jää tuhkaan. Jos kuitukomposiitin muovimatriisina on käytetty biohajoavaa muovia, se voidaan hävittää myös kompostoimalla. Kasvikuitujen laatuvaatimukset komposiitteja varten Huolimatta edellä mainituista monista hyvistä piirteistä luonnonkuidulla ja niistä valmistetuilla komposiiteilla on myös ominaisuuksia, joissa ne eivät pärjää mineraalikuitukomposiiteille. Alla olevaan luetteloon on koottu tärkeimpiä luonnonkuitukomposiittien heikkouksia (MOHANTY & al. 2005): - luonnonkuitukomposiittien lujuusominaisuudet heikompia kuin mineraalikuitukomposiiteilla - kuitujen hajoaminen yli 200 C ja heikko palonkesto - kuitujen hydrofiilinen luonne, kuitujen lahoaminen, homehtuminen sekä epämiellyttävä haju - kuitujen heikko pitkäaikaiskestävyys Pellolla tapahtuvaa kuitukasvien tuotantoa kritisoidaan myös sen kilpaillessa ruuantuotannossa olevasta viljelymaasta. Osa kuitukasveista menestyy kuitenkin vaatimattomissa kasvuoloissa, kuten Suomessa ruokohelpi, käytöstä poistetuilla turpeentuotantoalueilla tai Suomea eteläisemmillä alueilla sisal, joka menestyy myös kuivissa ja karuissa oloissa. Ruuantuotannon edellytykset ovat näissä oloissa heikot. Osa kuitukasvituotannosta saattaa kuitenkin kilpailla myös suoraan ruuantuotannon kanssa. Tällaisia ovat kasvit, joiden pääsato käytetään kuitutuotantoon. Suomessa tällaisia kasveja ovat kuitupellava ja kuituhamppu sekä nurmikasvit, jos nämä käytetään kuidun raaka-aineeksi sellaisenaan tai ilman siemensadon puintia. Muualla tällainen on esimerkiksi puuvilla, jonka viljely vaatii lisäksi mittavan kasvinsuojeluaineiden käytön (MÜSSIG 2010) Komposiiteissä käytettävät muovit Muovien pehmeneminen kuumennettaessa ja kovettuminen jäähdytettäessä mahdollistavat muiden materiaalien, kuten kuidun, sekoittamisen niiden kanssa (ANON). Matriisin tehtävinä on sitoa kui-

16 14 dut yhteen, olla sitkeä, suojata kuituja vaurioilta ja kosteudelta sekä pitää kuidut erillään toisistaan ja estää näin olen hauraiden murtumien eteneminen kuidulta toiselle (LEHTINIEMI 2011 s. 15). Muovien ominaisuudet luovat pohjan komposiittien ominaisuuksille. Kuitukomposiiteissa käytettävät muovit ovat joko kerta- tai kestomuoveja. Perinteisesti lujiteaineita on totuttu yhdistämään pääasiassa kertamuovien kanssa, mutta nykyään komposiittien muovimatriisiksi valitaan yhä useammin kestomuovi johtuen niiden edullisesta hinnasta ja uudelleen käyttömahdollisuudesta (RITAMÄKI 2010). Kasvikuidut muodostavat kuitenkin lujemman rajapinnan kertamuovien kanssa verrattuna kestomuoveihin, sillä kertamuovilla ja kuiduilla on usein samantyyppinen pinnan kemiallinen luonne, joten pintojen välille muodostuu kemiallisia sidoksia (FAKI- ROV ym. 2007). Em. kahden muovityypin pääasiallinen ero on niiden uudelleen kuumennuksen kestossa. Kertamuovit, kuten polyesteri, epoksit ja fenolit, eivät sovellu uudestaan kuumennettavaksi, vaan hajoavat kuumennettaessa alkuaineikseen. Kestomuovit, kuten polypropeeni, polystyreeni, vinyylit, polyeteenit sekä ABS ja ASA (KOTO & TIISALA 2004 s. 1) sen sijaan kestävät toistuvan kuumennuksen, mikä mahdollistaa niiden uudelleen käytön. Rajoittava tekijä kestomuoveja ja luonnonkuituja yhdistettäessä on muovien vaatima korkea sulamislämpötila. Muovien tulee sulaa luonnonkuitujen lignoselluloosayhdisteiden hajoamislämpötilaa ( C) alhaisemmassa lämpötilassa (KOTO & TIISALA 2004 s. 1). Kolmas käytettävä muovityyppi on biohajoavat muovit, jotka ovat uudempia raaka-aineita kuin edellä mainitut kerta- ja kestomuovit. Yleisin biohajoava muovi on polymaitohappo, PLA (polylactic acid). Toistaiseksi PLA:n valmistus on pienen volyymin ja uutuutensa johdosta kalliimpaa kuin kerta- ja kestomuovien, eikä se ole hyvistä ominaisuuksista huolimatta vielä kovin yleinen (STE- WARD 2007) 1.9. Peltokasvien tuottaminen komposiitin raaka-aineeksi Kuituraaka-aineen taloudellisen tuottamisen ja jalostamisen edellytys on suuri ja hyvälaatuinen sato, sadon korkea kuitupitoisuus, hyvä kuidun tekninen laatu, alhainen kuidun prosessointikustannus sekä kohtuullinen, itse raaka-aineesta maksettava hinta (WOOD 1981). Toiminnan kannattavuutta varmistaa, jos sadon korjuu, mahdollinen esikäsittely, varastointi ja kuljetus onnistuvat olemassa olevin maataloustyökonein tai urakoitsijan toimesta. Kuituraaka-aineen tuottamisen kiinnostavuus kasvaa, jos erotettava kuitu saadaan kasvin sivujakeesta (STOKKE 2005). Tällaisia raaka-aineita Suomen oloissa ovat esimerkiksi viljan olki, pellavan ja hampun varsisto, nurmisiementuotannosta jäävä korsimassa sekä kauran kuorinnasta jäävä kuori. Näiden kasvien pääsato koostuu jyvistä tai siemenistä ja kuitu saadaan normaalisti peltoon jäävästä tai jalostusprosessin yhteydessä erottuvasta kasvimassasta. Näissä tapauksissa valtaosa tuotantokustannuksista katetaan pääsadosta saatavalla myyntitulolla ja sivutuotteen osalle jää vain korjuusta, varastoinnista, kuljetuksesta, prosessoinnista ja itse tuotteesta maksettava hinta. Näissä tapauksissa kuiduntuotanto ei myöskään kilpaile viljelymaan käytössä ruuantuotannon kanssa. Myös kasvin monivuotisuus parantaa kasvin kilpailukykyä kuituraaka-aineena. Tällöin siemenkustannus ja osa työkustannuksistakin jakautuu useammalle sadolle. Tilanne on toisen kasveilla, joiden tuottama kuituraaka-aine on niiden pääsato. Tällöin tuotteesta on pystyttävä maksamaan niin korkea hinta, joka kattaa tuotantokustannukset ja tekee kuituraakaaineen tuottamisen kilpailukykyiseksi muihin pellonkäyttömuotoihin verrattuna. Esimerkki tällaisis-

17 15 ta kasvilajeista Suomessa olisivat nurmikasvit, kuitupellava ja hamppu, joita tuotettaisiin kuidun raaka-aineeksi. Alla olevaan luetteloon on koottu kuitukasvituotannon yleisiä edellytyksistä (ATCHISON 1987). - raaka-ainetta saatavilla pysyvästi - raaka-aine oltava varastoitavissa kohtuukustannuksin - raaka-ainetta saatavilla ympäri vuoden - materiaalin hankinta keskittyy pienelle alueelle - sato korjattavissa ajankohtana, jolloin sääriski on pieni - keräämis- ja kuljetuskustannukset kohtuulliset - sadon korjuuseen tarvittavat koneet ja laitteet sekä työvoimaa saatavilla - raaka-aineen jalostuskustannukset alhaiset - raaka-aineesta saatava riittävä määrä hyvälaatuista kuitua Kasvien kuitupitoisuus ja sen muutokset Kasvin solunsolunseinämäaineksen osuus kasvin painosta ja kokonaismäärä kasvavat kasvin vanhetessa. Kasvikuidut koostuvat pääosin solunseinämäaineksesta ja mitä suurempi on tämän osuus (läh. selluloosa, hemiselluloosa ja ligniini) kasvimateriaalista sitä suuremmaksi kasvaa myös kuitupitoisuus. Solunseinämien osuus ja kuitupitoisuus vaihtelevat kasvilajeittain. Esimerkiksi vehnän, ohran ja kauran oljissa solunseinämien osuus on yli 80 %, raiheinässä noin 66 % ja koiranheinässä 62 % kuiva-aineesta (HARTLEY 1987). Puun kuivapainosta solunseinämien osuus on yli 90 % (GLA- ZER ym. 1995). Ruohovartisten kasvien solunseinällisiä soluja on lähinnä erilaisissa tuki- ja johtosolukoissa, kun taas puuvartisilla kasveilla suurin osa kasvin soluista on sekundaariseinällisiä (SAARELA 2003). Taulukossa 4 esitetään eräiden merkittävien viljelykasvien ja puiden kemiallista koostumusta. Selluloosapitoisuuden mukaan arvioiden ylivertainen kuitukasvi on puuvilla, Suomessa menestyvistä kasveista korkeimmat pitoisuudet ovat kuitupellavalla, järviruo olla sekä havupuilla.

18 16 Taulukko 4. Eräiden viljelykasvien ja puulajien alfaselluloosa, ligniini-, tuhka- ja piidioksidipitoisuus (HURTER 1988 mukaeltu, PAHKALA 1997) Kuitu-/kasvilaji Alfa- Ligniini Pentosaani Tuhka SiO2 selluloosa % % % % % Varsikuidut: Riisi Vehnä Kaura Ohra Ruis ,5-4 Esparto-heinä Järviruoko Niinikuidut: Kuitupellavan varret Öljypellavan varret Lehtikuidut: Manilahamppu <1 Sisal ,6-1 <1 Siemenkuidut: Puuvilla ,3 1-1,5 <1 Puukuidut: Havupuut <1 Lehtipuut <1 Monilla kasveilla otollisin vaihe kuitusadon korjuuseen ajoittuu kukinnan alkuun. Tällöin selluloosapitoisuus on korkea, mutta kasvimateriaalin solunseinä ei ole alkanut vielä merkittävästi puutua. Heinillä koko kasvin selluloosapitoisuus kasvaa nopeasti tähkälle tuloon saakka (Kuva 7.), minkä jälkeen selluloosapitoisuuden muutokset ovat hitaampia ja ovat erilaisia eri kasvinosissa (GRAB- BER ym. 1991). Sadon korjuun ajoituksilla voidaan vaikuttaa sadon laatuun ja määrään. Muutosten huomioiminen on tärkeä etenkin kasveilla, joita tuotetaan kokonaisuudessaan kuidun raakaaineeksi.

19 17 Kuva 7. Heinien kemiallinen koostumus eri kehitysvaiheissa (GILL et al. 1989) Sadon määrä oli neljän eri heinälajin kokeessa suurin, kun kasvusto niitettiin kaksi kertaa kesässä (NISSINEN ja HAKKOLA 1994). Ruokohelvestä puolestaan korjattiin suurin kuiva-ainesato yhdellä korjuulla (PAHKALA 1997). Sadon laatu ja määrä voivat myös muuttua myös eri nopeudella alku- ja loppukesällä. Esimerkiksi kuitupitoisuuden kasvu on hitaampaa nurmen syyssadossa kuin kevätsadossa (VIRKAJÄRVI ym. 2010). Useammat korjuukerrat lisäävät kuitenkin myös kustannuksia, joita on tarkasteltava mahdollisesti saatavaa lisäsatoa ja sadon laatua vasten. Kasveilla, joiden kuidun raaka-aineeksi käytettävä osa on sadon sivutuote, korjuun ajankohta määräytyy pääsadon mukaan (viljat, öljypellava). Kasvin ikä ja korjuuajankohta vaikuttaa sadon laatuun paitsi kuitupitoisuuden, mutta myös eri kasvinosien osuuksien muutosten kautta. Vilja- ja heinäkasveissa korsien selluloosapitoisuus on suurempi kuin lehdissä (PETERSEN 1988, THEANDER 1991). Kasvin vanhetessa sen kuitumainen korsiosuus kasvaa ja lehtien osuus pienenee, mistä syystä myös kuitupitoisuus on vanhempana korjatuissa sadoissa korkeampi kuin nuoremmissa. Tämä ilmenee selvästi keväällä korjatulla ruokohelvellä, joka menettää talven aikana ja keväisessä sadonkorjuussa moninkertaisesti lehtimassaa suhteessa korsien määrän vähenemiseen (LOMAKKA 1993) Kasvilajien satotasojen ja kuitumäärän vertailua meillä ja muualla Kasvilajien kuiduntuotantopotentiaali määräytyy kasvin kuiva-ainesadon ja kuitupitoisuuden mukaan. Kuitusaantoon vaikuttaa myös kuiduttamisessa käytettävä menetelmä. Suomessa teollisesti hyödynnettävä kuitu tuotetaan lähes kaikki puuraaka-aineesta ja käytetään paperi- ja kartonkiteollisuuden tarpeisiin. Puusellun tuotanto on Suomessa määrällisesti ja taloudelliselta arvoltaan hyvin suurta. Vakiintunutta ja taloudellisesti merkittävää peltokasveista valmistetun kuidun tuotantoa on Suomessa vain vähän, lähinnä pellavan ja hampun pienimuotoista jalostusta.

20 18 Kuidun tuottaminen peltokasveista olisi kuitenkin myös mahdollista. Vuosittainen peltohehtaarilta saatava kuitusato on jopa suurempi kuin keskimääräinen metsähehtaarin vuosikasvu Suomessa. Taulukkoon 5 on koottu merkittävien kuitukasvien vuosittaisia kuiva-aine- ja kuitusatoja. Taulukon kasvilajeista ilmenee, että suurimman kuitusadon tuottavia kasveja kuten eukalyptus, kenaf, hamppu ja elefanttiheinä ei viljellä Suomessa lainkaan tai ne ovat viljelyalueensa äärirajoilla (hamppu). Taulukko 5. Tärkeiden kuitukasvien tuottamia vuosittaisia kuiva-ainesatoja sekä kuitumääriä Suomessa ja muualla - mukaeltu (SAIJONKARI-PAHKALA 2001) Kasvilaji/-kasvin osa Kuiva-ainetuotanto t/ha Kuitumäärä t/ha Vehnän olki 2,5 1,1 Kauran olki 1,6 0,7 Rukiin olki 2,2 1,1 Ohran olki 2,1 1,9 Riisin olki 3,0 1,2 Sokeriruokojäte (bagassi) 9,0 4,2 Elefanttiheinä 12,0 5,7 Ruokohelpi 6,0 3,0 Ruokonata 8,0 3,0 Kenaf 15,0 6,5 Hamppu 12,0 6,7 Koivu 3,4 1,7 Havupuut 1,5 0,7 Eukalyptus 15,0 7, Sadon korjuukustannuksia ja kuituraaka-aineen hinnoitteluperusteita Kuitukasvien sadonkorjuun yksikkökustannukset vaihtelevat tapauksesta toiseen merkittävästi. Vaikuttavia tekijöitä ovat mm. raaka-ainelaji, sadon määrä, korjuutapa, korjataanko sato yhden kerran vai useampia kertoja kasvukaudessa, tehdäänkö työ itse vai teetetäänkö työ urakoitsijalla, peltolohkon koko ja etäisyys, sadon varastointitapa jne. Kuituraaka-aineen korjuukustannuksia voidaan laskea urakointityöstä koottujen keskiarvohintojen mukaan (TYÖTEHOSEURA 2011). Urakointihinta on työsuorituksen ulosmyyntihinta, jonka käyttö korjuukustannuksen arvioinnissa on käyttökelpoista, koska se sisältää sekä työsuorituksen muuttuvat (mm. työ, polttoaine) että kiinteät kustannukset (koneen pääomakustannus). Taulukon useimmat hinnat esitetään tuntihintoina, jolloin hehtaari- tai sadonkorjuun yksikkökustannukseen pääsemiseksi tuntihinta on jaettava joko tunnissa korjattujen hehtaarien tai korjatun sadon tonnimäärällä. Useille työsuorituksille hinta ilmoitetaan myös valmiina hehtaarihintana. Sadonkorjuun kokonaishintaa voidaan arvioida tarvittavien yksittäisten työvaiheiden hintojen summana. Työvaiheet määräytyvät korjattavan raaka-aineen ja korjuumenetelmän mukaan. Voidaan ajatella, että kuituraaka-aine korjataan kahdella pääasiallisella menetelmällä joko paalaamalla tai irtotavarana. Alla olevissa listauksissa on esitetty tyypilliset paalauksen ja irtotavarana korjuun työvaiheet, joista useimmille löytyy hinta Työtehoseuran tilastosta. Tilanteesta toiseen kaikkia alla esitetyissä esimerkeissä lueteltuja työvaiheita ei kuitenkaan aina tarvita.

21 19 Sadon paalaus: - niitto - pöyhintä - karhotus - paalaus - käärintä muoviin (tuoreet raaka-aineet) - paalien keruu ja kuljetus pois pellolta - mahdollinen välivarastointi kuorman käsittelyineen - kuljetus vastaanottopaikkaan Sadon irtokäsittely: - niitto - karhotus - korjuu (noukinvaunu, silppuri) - kuljetus pois pellolta - mahdollinen sadon välivarastointi aumaan - kuljetus vastaanottopaikkaan Sadonkorjuun työketjuista on kirjoitettu selvityksiä ja julkaistu raportteja ja opinnäytetöitä (HEM- MING ym. 1996, PAHKALA ym. 2005, LAITINEN ym. 2006). Artikkeleita löytyy sekä peltokuitu- että peltoenergia kuin myös nurmirehun korjuukustannusselvityksistä. Kaikille kuituraaka-ainelajeille ei ole vakiintunutta hinnoittelumallia eikä markkinahintaa. Hinnat määräytyvät tapauskohtaisesti. Tärkeää tuotteen hintatason kannalta on, onko kuituraaka-aine kasvin pääsato vai sivusato. Jos korjattava sato on kasvin pääsato, joudutaan tuotteesta maksettavalla hinnalla kattamaan kaikki raaka-aineen tuottamisen kustannukset, niin muuttuvat kuin kiinteät. Jos kuituraaka-aine on kasvin sivusato, koostuu kuituraaka-aineen hinta pääosin työkustannuksesta, kuten korjuun, kuljetuksen ja säilytyksen hinnasta. Tuotteen hintatasoa arvioitaessa on myös varauduttava, että tuotteesta joudutaan maksamaan tietty kantohinta. Tuotteen yksikköhintaan voi hakea vertailukohtaa esimerkiksi sadon mukana korjattujen ravinteiden arvon tai sadon vaihtoehtoisen käyttötarkoituksen, esimerkiksi polttoaine- tai kuivikekäytössä maksettavan hinnan mukaan. Lähdeluettelo ANON. Puu-muovikomposiitit s. 3. Viitattu Lappeenranta University of Technology. Löytyy: Anon Museeuw flax bike launch. Viitattu Löytyy: ATCHISON, J.E The future of non-wood plant fibers in pulp and paper making. Teoksessa Hamilton, F., Leopold, B & Kocurek, M.J. (toim.) Pulp and paper manufacture Volume 3. Secondary fibers and non-wood pulping s BAILLIE, C. Green composites: Polymer composites and the environment. Boca Raton, 2004, Woodhead Publishing Ltd, CRC Press. 308 s.

22 20 BOS, H.L., The potential of flax fibres as reinforcement for composite materials. Väitöskirja. Technische universiteit Eindhoven. CALLISTER, Jr. W.D. Materials Science and engineering: An introduction. 6. Painos. USA, John Wiley &Son, Inc. 820 s. FAKIROV, S., BHATTACHARYYA, D. Handbook of engineering biopolymers; homopolymers, blends and composites. München Carl Hanser Verlag. 896 s. FRÖIER, K. & ZIENKIEWICZ, H Linboken. Hemodling och hemberedning. Centraltryckeriet AB, Borås. FINATEX. Löytyy: mukaeltu GILL, M., BEEVER, D.E., & OSBOURN, D.F The feeding value of grass and grassproducts. Teoksessa Holmes, W. (toim.) Grass, its production and utilization. s GLAZER, A.N. ja NIKAIDO, H Microbial BIOTECHNOLOGY: Fundamentals of applied Microbiology. W.H. Freeman and Company. USA. S GRABBER, J. H., JUNG, G.A. & HILL, R.R Chemical composition of parenchyma and sclerencyma cell walls isolated from orchardgrass and switchgrass. Crop Science 31: HARTLEY, R.D The chemistry of lignocellulosic materials from agricultural wastes in relation to process for increasing their biodegradability. Teoksessa: Meer, J. M. vann der Rijkens, B.A. and Ferranti, M.P. (toim) Degradation of lignocellulosics in ruminants and in industrial processes. Proceedings of Cost 84-bis Workshop, Lelystad. London and New York, Elsevier Applied Science. s HEMMING, M. MAUNU, T. SUOKANNAS, A. JÄRVENPÄÄ, M. PEHKONEN, A Agrokuidun tuotanto ja käyttö Suomessa. Tutkimuksen loppuraportti, II osa. Ruokohelven korjuu, varastointi ja mekaaninen esikäsittely sekä tuotantokustannukset ja saatavuus. Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja A nro 4. HURTER, A.M Utilization of annual plants and agricultural residues for the production of pulp and paper. TAPPI Pulping Conference1988. New Orleans, LA, USA. Book 1. s ILVESSALO-PFÄFFLI,M-S Fiber Atlas. Identification of papermaking fibers. Berlin, Springer-Verlag. 400 s. JOSHI, S.V., DRZAL, L.T., MOHANTY, A.K., ARORA, S. Are natural fiber composites environmentally superior to glass fiber reinforced composites? Composites: Part A 35 (2004) 3, s KOTO, T., TIISALA, S Muovi + Puu, Puukuitulujitteiset muovikomposiitit. Lahden ammattikorkeakoulun julkaisu. Sarja A Tutkimuksia, osa 7 KURRI, V., MALEN, T., SANDEL, R. ja VIRTANEN, M Muovitekniikan perusteet. Hakapaino Oy. 218 s.

23 21 LAITINEN, A. SIRONEN, J. VESTERINEN T: Ruokohelven tuorekorjuun tekniikka ja talous. Esiselvitys. Jyväskylän Ammattikorkeakoulu. Luonnonvarainstituutti. Bioenergiakeskuksen julkaisusarja (BDC-Publications) Nro 26. Löytyy: LEHTINIEMI, P, Luonnonkuitupohjaiset lujitteet kelaamalla valmistetuissa komposiiteissa. Diplomityö. Tampereen teknillinen yliopisto LEWIN, M. Handbook of fiber chemistry. 3. Painos. Boca Raton, CRC Press Taylor & Francis Group s. LOMAKKA, L Odlingstekniska forsook avseende skördetid, gödsling och produktkvalitet samt sortförsök I rörflen (Phalaris arundinacea) till biobräsle och fiberråvara 1991/92 och 1992/93. Sveriges lantbruksuniversitet. Röbecksdalen meddelar s. McDOUGALL, J.J., MORRISON, I.M., STEWARD, D., WEYERS, J.D.B &HILLMAN, J.R Plant fibres: botany, chemistry and processing. Journal of the Science of Food and Agriculture 62: MOHANTY, A.K., MISRA, M., DRZAL, L. Natural fibers, Biopolymers and Biocomposites. Boca Raton, CRC Press, Taylor & Francis Group. 875 s. MT Maaseudun tulevaisuus-lehti. MÜSSIG, J. Industrial Applications of Natural Fibres: Structure, Properties and Technical Applications. UK, 2010, John Wiley &Sons, Ltd. 560 s. MÄKINEN, L Massa- ja paperiteollisuuden raaka-aineet/sellu- ja paperitekniikka. Luentomateriaali. Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio. Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto. Oulun yliopisto. NISSINEN, O. & HAKKOLA, H Korjuutavan ja kasvilajin vaikutus nurmen tuottokykyyn Pohjois-Suomessa. Maatalouden tutkimuskeskus, Tiedote 19/ s. PAHKALA, K Sellua peltokasveista. Peltokasvien soveltuvuus sellun raaka-aineeksi. Lisensiaattitutkimus. Kasvinviljelytieteen laitos, Kasvinviljelytieteen osasto. Helsingin yliopisto. PAHKALA, K. ISOLAHTI, M. PARTALA, A. SUOKANNAS, A. KIRKKARI, A-M. PELTO- NEN, M. SAHRAMAA, M. LINDH, T. PAAPPANEN, T. KALLIO, E. FLYKTMAN, M Ruokohelven viljely ja korjuu energian tuotantoa varten. 2. korjattu painos. Maa- ja elintarviketalous s. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus. PETERSEN, P.B Separation and characterization of botanical components of straw. Agricultural Progress 63: RANUA, M., Oljen käyttö puunjalostusteollisuudessa. Teho 4/77: RITAMÄKI, J Luonnonkuitulujitteiset polymeerikomposiitit. Prosessi- ja ympäristötekniikan osaston kandidaatintyö 118.

24 22 SAARELA, S Solubiologian luennot. Löytyy: Kuva 12. SAIJONKARI-PAHKALA, K Non-wood plants as raw material for pulp and paper. Agricultural and food science in Finland. Vol. 10 (2001): Supplement 1. s. 15. SCHUT, J Recycling E-plastics. Plastics technology Magazine. 8. s STEWARD, R. Biopolymers. Plastic engineering magazine. (2007)6. s STOKKE, D Alternative low-cost biomass for the biocomposite industry s. s Teoksessa: Mohanty, A.K., Misra, M. and DRZAL L.T. Natural fibers, biopolymers and biocomposites. CRC Taylor & Francis. TERÄVÄ, E. & KANERVO, E. Kasvianatomia Edita. Helsinki THEANDER, O Rörflenets kemiska sammansättning. Teoksessa: Rörflen för massa och bränsle. Karlstad, Sverige. 4 s. TYÖTEHOSEURAN TIEDOTE Maataloustyö ja tuottavuus 4/2011 (631) WATSON, A.J., GARTSIDE, G Utilizing woody fibre from agricultural crops. Australian Forestry 39: VIRKAJÄRVI, P., PAKARINEN, K Nurmikasvien sadonmuodostus. Nurmikasvien kehittyminen ja kasvu. Tieto tuottamaan 132. ProAgria Keskusten liitto. WOLLENDORFER, M. & BADER, H Influence of natural fibres on the mechanical properties of biodegradable polymers. Industrial Crops and Products 8: WOOD, I.M The utilization of field crops and crop residues for paper pulp production. Field Crop Abstracts 34:

25 23 2. Luonnonkuitukasvit, viljely ja kauppa Marketta Saastamoinen Luonnonkuitukomposiittien kuituraaka-aineena voidaan käyttää erilaisten kasvien kuituja. Tällaisina kuituina tulevat kyseeseen kuitu- ja öljypellava, viljojen oljet, öljy- ja kuituhamppu, nokkonen, ruokohelpi ja muut kuiduttuneet heinät kuten siemenheinien ja nurmikesannoiden heinien varret ja järviruoko. Viljojen oljista parhaita ovat syysviljojen oljet, koska syysviljat saadaan puitua aikaisemmin kuin kevätviljat. Luonnonkuitukomposiittien valmistukseen voidaan luonnollisesti käyttää myös puiden ja pensaiden selluloosaa Viljelyalat Sastamalan seudulla Hankkeen kohdealuetta ovat: Sastamala, Huittinen, Kokemäki, Orivesi, Juupajoki, ja Mänttä- Vilppula. Alue käsittää 2 erillistä aluetta: Sastamala-Kokemäki-Huittinen, Orivesi ja Juupajoki- Mänttä-Vilppula alueet. Kunnista Orivesi, Juupajoki ja Mänttä-Vilppula sijaitsevat niin kaukana Sastamalasta, että niiltä kuitumateriaalien hankinta ei ole taloudellisesti kannattavaa. Orivesi, Juupajoki, Mänttä/Vilppula alueella ei ole juurikaan varsinaista kuitukasvituotantoa (Taulukko 1). Mahdollisena hankinta-alueena on Sastamalan kaupunki ympäristöineen: Sastamala, Huittinen, Kokemäki, Punkalaidun, Kiikoinen, Lavia, Vesilahti, Urjala ja Nokia (Taulukko 2). Olkea ei kannata hankkia tämän alueen ulkopuolelta. Jos pellavaa ei saada riittävästi tältä alueelta, joudutaan sitä hankkimaan kauempaa. Mahdollisia muita hankinta-alueita ovat esim. Kiukainen, jossa on runsaammin pellavan viljelyä. Taulukko 1. Kuitukomposiittien raaka-aineeksi mahdollisesti soveltuvien kasvilajien tuotanto Sastamalan koulutuskuntayhtymän hankealueen kunnissa vuonna 2011 (TIKE 2011 ja kunnat 2011) Kasvilaji Kokemäki Huittinen Sastamala Orivesi Juupajoki Mänttä- Vilppula Yhteensä Viljat: syysvehnä, ha 197,5 732,0 610,9 136,0 1676,5 syysruis, ha 106,2 296,5 430,1 191,1 50,1 1074,3 muut viljat, ha 6 987, , , , , , ,9 Viljat yhteensä, ha 7 290, , , , , , ,4 Öljypellava, ha 7,40 8,50 41,59 57,49 Kuitupellava, ha 0,04 0,04 Öljyhamppu, ha 7,92 10,21 18,13 Kuituhamppu, ha Kuitukasvit yhteensä, ha 7,40 16,46 51,80 0,0 0,0 0,0 75,66 Siemennurmet, ha ,01 - siementimotei, ha 56,90 29,54 80,80 167,24 - siemennurminata, ha 34,58 34,58 Siemennurmet yhteensä, ha 0,0 56,90 126,13 80,80 0,0 0,0 263,83 Luonnonhoitonurmet, ha 487,52 486, ,63 826,62 221,19 234, ,19 Yhteensä, ha 7 785, , , , , , ,1 Luonnonkuitukomposiittien raaka-aineeksi soveltuvien kasvien pinta-alat Sastamalan ympäristössä on esitetty Taulukossa 2. Sastamalan ympäristössä on vuonna 2011 ollut yhteensä 94,1 ha öljypellavaa ja 20,6 ha öljyhamppua. Kohtuullisella satotasolla nämä luvut merkitsevät kg pellavan

26 24 varsimassaa ja kg hampun varsimassaa ja kuituna kg pellavakuitua ja 8000 kg hamppukuitua. Lisäksi alueella viljellään syysviljoja (Taulukko 2), joista saa runsaasti olkea olkikuidun valmistukseen. Jos Sastamalan koulutuskuntayhtymä alkaa todella ostaa ja käyttää kuitukasvien varsimassoja, viljelijät voivat hyvinkin lisätä kuitukasvien viljelyä tällä alueella. Öljypellava on tällä hetkellä kunnollisena korjuuseen saatuna taloudellisesti kannattavimpia viljelykasveja Suomessa. Ongelmaa voi tulla ainoastaan sellaisina sateisina vuosina, jolloin kuitukasveja ei saada sateiden vuoksi kunnolla korjattua ja varsimassoja talteen, koska sekä öljypellava että öljyhamppu ovat Suomessa viljeltävistä kasveista myöhäisimpiä Luonnonkuitukasvien viljelyalat EU:n alueella ja luonnonkuitujen kauppa Suomessa ei ole tällä hetkellä juurikaan kuitukasvituotantoa Pohjanmaan kuituhampun viljelyä lukuun ottamatta. Suomeen tuotujen ja vietyjen tekstiilikuitukasvien ja niiden jakeiden määrät ja arvot vuonna 2008 ovat taulukossa 3 FAO:n tilastotietojen perusteella. Tekstiilikuitujen vienti Suomesta on hyvin vähäistä. Suomessa on ollut vuonna 2008 vielä hyvin pieni pellavakuidun vienti, koska Maalahdella oleva pellavakehräämö toimi vielä tuona vuonna. Suurin tuotu tekstiilikuituryhmä ovat kuitenkin puuvillakuidut. Myös villan ja silkin määrät ovat pienet. Pellavan siementä on tuotu maahan kg, jonka arvo on ollut $. Myös pellavansiemenöljyä on tuotu Suomeen kg, jonka arvo on ollut $. Pellavansiemenkakkua on tuotu kg, jonka arvo on ollut $. Suomeen on tuotu myös maaliteollisuudessa tarvittavaa vernissaa, jonka määrää ja arvoa ei löydy erikseen FAO:n tilastoista. Pellavaa tuodaan Suomeen eri muodoissa, joten pellavasta ei ole Suomessa ylituotantoa, vaan pellavan tuotanto on alijäämäistä. Kuitujen tuotantoa Suomessa on hyvin vähän lukuun ottamatta puukuitua. Euroopan suurimmat kuitupellavan viljelijämaat ovat FAO:n tilastojen mukaan Itävalta, Romania ja Ranska (Taulukko 4). FAO:n tilastoista ei löydy Suomen öljypellavan viljelyaloja, ilmeisesti niitä ei ole sinne ilmoitettu. Öljypellavan viljelyalat Euroopassa ovat pienet FAO:n tilastojen perusteella. Suurimmat öljypellavan viljelijämaat tilastojen mukaan ovat Itävalta ja Ukraina. Kanada on yksi maapallon suurimmista öljypellavan viljelijämaista, josta tulee öljypellavaa myös EU:n alueelle. Kanadan GMO öljypellavalajikkeiden viljely on vaikeuttanut ei-gmo öljypellavan saantia Kanadasta.

27 25 Taulukko 2. Luonnonkuitukomposiittien raaka-aineeksi soveltuvien kasvien viljelyalat Sastamalan ympäristössä v (TIKE 2011, kunnat 2011) Kunta Kaupunki Öljypellava ha Kuitupellava ha Öljyhamppu ha Kuituhamppu ha Kuitunokkonen ha Kuitukasvit yhteensä, ha Ruokohelpi ha Siemennurmet ha Timotein siemen ha Nurminadan siemen, valvottu tuotanto, ha Ruokonadan siemen, valvottu tuotanto, ha Siemen nurmet yhteensä, ha Luonnonhoito nurmi ha Pinta-ala yhteensä ha Huittinen 8,50 0,04 7,92 16,46 9,06 48,44 8,56 57,00 486,45 585,40 Kokemäki 7,40 7,40 24,36 24,36 508,87 548,00 Kiikoinen 0,00 154,9 178,95 Lavia 0,1 0,1 3,03 6,59 6,59 337,89 347,7 Nokia 29,06 12, ,74 333,20 Punkalaidun 32,52 2,49 35,01 7,11 55,05 39,26 94,31 663,9 835,30 Sastamala 41,59 10,21 0,10 51,90 10,60 86,99 34,58 121, ,60 Urjala 0,00 44,95 44,95 775,14 820,10 Vesilahti 3,86 3,86 2,96 2,96 473,36 484,04 Yhteensä, 94,11 0,04 20,62 0,0 0,10 114,87 29,96 149,96 160,80 73,84 393, , ,39 ha Satakunta 156,2 0,04 9, Pirkanmaa 134,3 0,03 16,53 0, Koko maa 1807, 5 0,31 62,58 42,51 0,

28 Taulukko 3. Tekstiilikuitujen ja kuitukasvituotteiden tuonti ja vienti arvoineen Suomessa vuonna 2008 (taulukko ei sisällä puusilkkiä eli viskoosia) (FAO 2011) Tuote Tuonti Tuonti Vienti Vienti tn/vuosi 1000 $/vuosi tn/vuosi 1000 $/vuosi Puuvilla Puuvillakuitu Puuvillakuidut Puuvillajäte Pellavansiemenkakku Pellavakuitu Pellavakuitu, raaka Pellavakuitu, jäte Kuitukasvit Hampun jätekuitu Juutti Öljypellava Pellavansiemenöljy Juutti ja niinikuitu Silkki Villa Tekstiilikuitukasvit yhteensä FAOSTAT FAO Statistics Division June 2011

29 27 Euroopan suurimmat kuitupellavan viljelijämaat ovat FAO:n tilastojen mukaan Belgia, ja Iso- Britannia (Taulukko 4). FAO:n tilastoista ei löydy Suomen öljypellavan viljelyaloja, ilmeisesti niitä ei ole sinne ilmoitettu. Öljypellavan viljelyalat Euroopassa ovat pienet FAO:n tilastojen perusteella. Suurimmat öljypellavan viljelijämaat tilastojen mukaan ovat Belgia, Ranska, Iso-Britannia, Ruotsi ja Espanja. Kanada on yksi maapallon suurimmista öljypellavan viljelijämaista, josta tulee öljypellavaa myös EU:n alueelle. Kanadan GMO öljypellavalajikkeiden viljely on vaikeuttanut ei-gmo öljypellavan saantia Kanadasta. Kuitu- ja siemenhamppua viljellään EU:n alueella vain pieniä aloja. Siemenhampun suurin viljelijämaa EU:ssa on Ranska. Maa Taulukko 4. Kuitu- ja öljypellavan ja kuitu- ja öljyhampun tuotantoaloja ja satoja Euroopan Unionin alueella vuonna 2009 (FAO 2011) Kuitupellavan viljelyala ha Kuitupellavan sato kg/ha Öljypellavan viljelyala ha Öljypellavan sato kg/ha Kuituhampun viljelyala ha Kuituhampun sato kg/ha Siemenhamppu viljelyala ha Siemenhampun sato kg/ha Itävalta Belgia Bulgaria Kypros Tsekki Tanska Eesti Suomi Ranska Saksa Kreikka Unkari Irlanti Italia Latvia Liettua Luxemburg Malta Alankomaat Puola Portugali Romania Slovakia Slovenia Espanja Ruotsi Iso-Britannia EU Maapallo FAOSTAT FAO Statistics Division November Lähdeluettelo FAO FAO Statistics Division. ( TIKE Maa- ja metsätalousministeriön tietopalvelukeskuksen, TIKE:n, antamia tilastoja.

30 28 3. Kuitu- ja öljypellava sekä öljy- ja kuituhamppu Marketta Saastamoinen 3.1. Johdanto Pellava (Linum usitatissimum L.) ja hamppu (Cannabis sativa L.) ovat vanhoja Suomessa viljeltyjä kuitukasveja, joita on viljelty pellava- ja hamppulangan ja sitä kautta vaatteiden valmistamista varten aikana, jolloin kaupallista vaatteiden valmistusta ei ole ollut olemassa. Teollisena aikakautena pellavaa on laajemmin viljelty sota-aikana 1940-luvulla. Pellavan ja hampun viljelyä on pyritty uudestaan käynnistämään 1990-luvulta lähtien. Pellavan ja hampun viljely ovat käynnistyneet lähinnä siemensatotuotantona: öljypellava- ja öljyhampputuotantona. Kuitukasvituotantona pellavan ja hampun viljely ovat jääneet vähäisemmiksi ja kuitua hyödyntävät yritykset ovat olleet varsin lyhytikäisiä. Yksinomaan pellavakuidun kehrääminen on siirtynyt Euroopasta lähes kokonaan halvemman työvoiman maihin Kiinaan ja kehitysmaihin. Useimmat muutkin pellava- ja hamppukuidun käyttäjäyritykset ovat lopettaneet tuotannon tai käyttävät ulkomaista halpaa raaka-ainetta. Pellavaja hamppukuidun käyttö on kasvanut kuitenkin voimakkaasti uusilla käyttöalueilla, etenkin komposiittituotannossa esim. autojen puskureiden ja sivupeltien suojaliuskojen valmistuksessa. Pellavan ja hampun viljelyyn, viljelytekniikkaan ja siemensadon kemialliseen koostumuksen sekä käytön sovellutuksiin on Suomessa suunnattu varsin runsaasti julkista rahoitusta tutkimuksen ja kehittämisen muodossa. Pellavan ja hampun viljelystä, viljelytekniikasta ja kuidun käytöstä on valmistunut 2000-luvun alusta lukien ainakin 5 väitöskirjaa: 1) Hannele Sankarin (2000) pellavan ja hampun kuitutuotantoa koskeva väitöskirjaa, 2) Antti Pasilan (2004) pellavan ja hampun korjuutekniikkaa ja komposiittituotantoa koskeva väitöskirja, 3) Hanna-Riitta Kymäläisen (2004) pellavan ja hampun lämmöneristekäyttöä koskeva väitöskirja, 4) Tiina Härkäsalmen (2008) Taideteolliseen korkeakouluun tehty väitöskirja sekä 5) Minna Nykterin (2006) pellava- ja hamppukuidun mikrobiologista laatua koskeva väitöskirja Pellavan ja hampun viljelyn ja käytön historia Pellava on vanhempina aikoina ollut erityisesti kuitupellavaa ja sen viljelyä. Kuitupellavaa on tarvittu tekstiilien valmistukseen vaatteiksi ja liinavaatteiksi. Tekstiiliteollisuus on kuitenkin ollut kehityttyään niin suurta, että kuitupellavaa on tuotu Suomeen etenkin Amerikan mantereelta (Forssan museo). Suomessa tekstiiliteollisuus on kehittynyt aikaisemmin kuin muut teollisuuden haarat. Sakari Topelius (1873) kirjoittaa, että vuonna 1870 Suomessa oli yhteensä 405 tehdasta ja niissä työväkeä 9,541 henkeä. Lisäksi hän jatkaa pumpulinkehruu ja kudontatehtaat ovat niistä etevimmät. Pumpulitehtaita oli viimeksi mainittuna vuonna 5 ja niiden teosten arvo oli ilmoitettu 8,198,491 markaksi. Suurimmat ovat Finlayson in ja Kumppalein tehdas Tamperella sekä Forssan Tammelassa. Lähinnä suuruudeltaan näiden jälkeen tulee pellavatehdas Tamperella, jossa on 735 henkeä työväkeä ja vuotuinen teosten määrä neljättä miljoonaa markkaa. Myöhemmin pellavalle on löytynyt paljon myös muita käyttömuotoja. Pellavakuidun lujuus puoltaa sen käyttöä myös lujuutta vaativissa komposiittituotteissa. Viljelty pellava (Linum usitatissimum L.) kuuluu pellavakasvien Linaceae heimoon. Linum lajiin kuuluu viljellyn pellavan lisäksi noin 100 muuta Linum suvun lajia (Diederichsen 2007). Maapallon geenipankeissa on pellavanäytettä, joista arviolta on erilaisia. Geenipankeissa on

31 29 lisäksi 53 muun Linum lajin näytteitä yhteensä noin 900 näytettä, joista pelkästään viljellyn pellavan kantalajin Linum biennen näytteitä 279 kappaletta. Viljelty pellava on kehittynyt viljelykasviksi Välimeren ja Lähi-Idän alueella. Hamppu (Cannabis sativa L.) kuuluu Cannabaceae heimoon. Hamppu on 2-kotinen kasvi, jossa emi- ja hedekukat ovat eri kasveissa (Kuva 2). Hedekukat pölyttävät emikukat, minkä jälkeen hedekasvit yleensä kuihtuvat pois. Hamppu on kiistanalainen kasvi sen sisältämän huumaavan THC- (tetrahybrokannabinoidi)kannabinoidin takia. Hampusta tunnetaan sekä kuituhampputyyppisiä että öljyhampputyyppisiä lajikkeita. Kuituhamppulajikkeet ovat niin myöhäisiä, että ne eivät tuota Suomessa siementä. Hamppu on Suomessa hyvin vanha viljelykasvi. Hampusta on tehty arkeologisia löytöjä Itä- Suomesta. Ilmeisesti hamppu on tullut Suomeen idästä jo ennen viljan viljelyn yleistymistä. Vanhimmat löydöt hampun viljelystä Suomessa ovat 4000 vuotta vanhoja. Karjalassa hamppu on ollut yleinen kuitukasvi, jonka kuiduista on valmistettu vaatteita. Välillä hampun viljely on päässyt unohtumaan, mutta nykyään Suomessa viljellään taas sekä aikaista öljyhamppua että myöhäisiä kuituhamppulajikkeita. Kuva 1. Pellava: kasvin morfologinen rakenne (

32 30 Kuva 2. Hamppu on 2-kotinen kasvi, jossa emi- ja hedekukat ovat eri kasveissa ( Toteutetut pellava- ja hamppuhankkeet ja muu tutkimus Suomessa on toteutettu hyvin runsaasti etenkin pellavaan ja jonkin verran myös hamppuun sekä ruokohelven viljelyyn ja käyttöön kohdistuneita hankkeita ja muuta tutkimusta luvuilla. Hankkeita on esitelty liitteessä Pellava ja hamppu: öljy- ja kuitupellavan sekä hampun kuitu ja koostumus Pellava, Linum usitatissimum L., on kuitu- ja öljykasvi. Pellava kuuluu Linaceae-heimoon. Se ei ole ristikukkainen kasvi monien muiden öljykasvien tavoin. Useimmat pellavalajikkeet ovat sini- tai valkokukkaisia. Harvinaisempina värimuotoina pellavasta tunnetaan violetti- ja vaaleanpunakukkaisia muotoja (Tammes 1930, Brutch ym. 2001). Kukan terälehtien koossa on eroja. Kukan terälehdet voivat olla myös tähden muotoisesti asettuneet, jolloin terälehtien kärjet ovat kapenevat (Tammes 1930, Brutch ym. 2001). Pellava on hyvin vanha kuitukasvi, josta valmistettua pellavakangasta on osattu valmistaa jo muinaisessa Egyptissä. Pellava on hyvin monikäyttöinen kasvi. Pellavan siemen on öljypitoinen, erityisesti paljon alfa-linoleenihappoa sisältävä siemen. Pellavansiemenöljyä voidaan käyttää sekä elintarvikkeena, rehuseoksiin että teknisiin tarkoituksiin. Pellavaöljyä käytettään paljon maaliteollisuudessa ja siitä valmistetaan vernissaa. Pellavaöljy on myös linoleumimattojen raaka-aine. Linoleumimatot ovat siis ekologinen luonnontuote muovimattoihin verrattuna. Kotimainen öljypellavan tuotanto ei riitä maaliteollisuuden tarpeisiin. Suomen maaliteollisuuden käyttämä pellavaöljy tuodaan ilmeisesti suurelta osalta ulkomailta (vrt. Osa 1, Taulukko 3). Pellavan siemenestä puristustuotteena muodostuva rouhe käy eläinten rehuksi ja terveystuotteiksi. Se lisää eläinten terveyttä ja karvan kiiltoa. Pellavansiemenestä voidaan valmistaa myös ihmisille terveystuotteita. Pellavan siemenen kuitu, lignaani, estää todennäköisesti hormonaalisia syöpälaatuja. Pellavalla on yksi haittapuoli: pellava nostaa helposti maasta kadmiumia, mikä on haitallista ihmisen terveydelle (Saastamoinen ym. 2010). Pellavaa pitäisi viljellä korkeamman ph:n puhtailla mailla, koska maan alhainen ph tekee kadmiumista liukenevaa ja helposti kasveihin imeytyvää. Pellava, hamppu ja myös nokkonen kuuluvat niinikuitukasveihin. Pellavan ja hampun kuitu sijatsee varren pinnassa kuitukimppuina (Kuva 3 ja 4), joista kuitu on helppo eristää liotuksen jälkeen pitki-

33 31 nä rihmoina. Pellavan kuitu on selluloosaa (Kuva 5). Selluloosa on kemialliselta rakenteeltaan hiiltä, vetyä ja happea sisältävä yhdiste (C 6 -H 10 -O 5 ) n, joka sisältää ketjumaisesti sitoutuneita jopa kymmeniä tuhansia β-(1-4)-d-glukoosimolekyylejä. Ihminen on varsin aikaisin oppinut käyttämään näitä pellavan kuitukimppuja lankojen valmistamiseen ja edelleen kankaiden kutomiseen. Monissa muissa kasveissa varren selluloosa on sitoutunut muihin yhdisteisiin esim. puussa ligniiniin, josta sen irrottaminen on vaikeampaa ja vaatii kemiallisia prosesseja. Pellava on edelleen arvostettu vaatteiden ja kodin tekstiilien raaka-aine. Pellavan varren sisäosa on ontto ja puumainen. Pellavan kuidutuksessa varren sisäosasta muodostuu n. s. päistäre, josta ei voi valmistaa lankaa. Päistärettä käytetään etenkin hevosten ja muiden eläinten kuivikkeena. Päistäreen selluloosaa voidaan käyttää myös luonnonkuitukomposiittien valmistukseen. Öljy- ja kuitupellavan varren koostumus on sama. Nämä kasvit erotetaan toisistaan lähinnä varren pituuden perusteella. Kuitupellavalajikkeiden varsi on pitkä ja öljypellavalajikkeet on jalostettu lyhyiksi ja laon kestäviksi. Kuva 3. Pellavan varren poikkileikkaus Kuva 4. Pellavan varren rakenne (Snijder 2006) ( ( Kuva 5. Selluloosan rakenne ( Suurin osa hamppulajikkeista on 2-kotisia kasveja. Niissä hede- ja emikasvit ovat erikseen. Hedekasvit pölyttävät emikasvit ja yleensä kuivuvat sen jälkeen pois. Hampussa kuitu sijaitsee varren pinnassa samalla tavalla kuin pellavassa. Hampusta erotetaan kuituhamppulajikkeet, jotka ovat hyvin pitkäkasvuisia ja myöhäisiä ja öljyhamppulajikkeet, jotka ehtivät tekemään Suomessa siementä. Huumetta tuottavien hamppujen siemenissä on huumaavaa THC-kannabinoidia. Suomessa ja EU:ssa hampun THC-kannabinoidipitoisuus ei saa ylittää 0.2 %. Pahkala on lisensiaatti- (1997) ja väitöskirjatyössään (2001) esittänyt Hurterin (1988) pellavan ja hampun kuidun koostumuksen verrattuna muihin kuituihin (Taulukko 1). Sekä pellavan että hampun kuitu on hyvin pitkää. Öljypellavan kuitu on hiukan lyhyempää kuin kuitupellavan, mutta sekin

34 32 on hyvin pitkää. Vain puuvillakuitu on yhtä pitkää kuin pellava- ja hamppukuitu. Kaikkien muiden kuitukasvien kuidut ovat lyhyempiä. Pellavan ja hampun kuitu on myös varsin paksua, yhtä paksua kuin puuvillakuitu. Vain juutin, bambun ja havupuun kuitu ovat jonkin verran paksumpia kuin pellavan ja hampun kuitu. Taulukko 1. Erilaisten kuitukasvien kuidun pituus ja paksuus sekä kuidun pituuden suhde paksuuteen (Pahkala 1997 Hunterin 1988 mukaan) Kasvilaji Kuidun pituus (L) µm Kuidun läpimitta (D) µm L:D suhde maks. min. keskiarvo maks min. keskiarvo Varsikuidut: Viljat: -riisi :1 -kaura :1 Heinät: -esparto :1 -sabai :1 -lemon :1 Ruo ot: -papyrus :1 -järviruoko :1 -bambu :1 -sokeriruoko :1 (bagasse) Niinikuidut: Kuitupellavan varret :1 Öljypellavan varret :1 Kenaf :1 Juutti :1 Hamppu :1 Lehtikuidut: Manilahamppu :1 Sisal :1 Siemenkarvat: Puuvilla :1 Puuvilla (lintterit) :1 Puukuidut: Havupuut :1 Lehtipuut :1 Kymäläinen (2004) väitöskirjassaan on koonnut pellavan ja hampun kuidun rakennetta koskevat kirjallisuustiedot. Kymäläinen on koonnut pellavan ja hampun kuitukimpun ja peruskuidun pituus- (Taulukko 2), paksuus- (Taulukko 3) ja tiheystiedot (Taulukko 4) taulukoiksi. Hampun kuitukimput ovat pidempiä kuin pellavan, mikä johtuu näiden kasvien erilaisesta pituudesta. Kuitukimppujen pituus riippuu siis kasvin pituudesta. Pellavan peruskuitu on kuitenkin yhtä pitkää tai pidempää kuin hampun (Taulukko 2). Hampun kuitukimput ovat myös paksumpia kuin pellavan, sen sijaan peruskuidun paksuudessa ei näytä olevan eroa (Taulukko 3). Pellavan ja hampun tiheydessä ja hienoudessa ei näytä olevaan suuria eroja (Taulukko 4). Pellavan ja hampun varren eri osien kemiallisessa koostumuksessa on eroja (Taulukko 5). Pellavan kokonaisessa varressa on paljon selluloosaa 60 % ja ligniiniä 27 % ja vähemmän hemiselluloosaa 7 % ja pektiiniä 3 %. Liottamattomassa pellavan kuidussa on paljon selluloosaa % ja hemiselluloosaa % ja vähemmän ligniiniä 3-5 %, pektiiniä % ja rasvoja ja vahoja %.

35 33 Liotetussa pellavan kuidussa selluloosapitoisuus on korkeampi %, samoin hemiselluloosapitoisuus % ja vastaavasti vähemmän ligniiniä 2-3 %, pektiiniä %. Rasvoja ja vahoja liotetussa pellavassa on hiukan enemmän kuin liottamattomassa %. Pellavan päistäre, joka on pellavan varren puumainen ontto sisäosa, sisältää paljon selluloosaa %, ligniiniä % ja hemiselluloosaa % ja pieniä määriä rasvoja ja vahoja, %. Päistäre poikkeaa kuidusta korkean ligniinipitoisuuden vuoksi. Taulukko 2. Pellava- ja hamppusäikeen ja peruskuidun pituus (mm) (Kymäläinen 2004) Kuitukimppu (säie), mm Pellava Kuitukimppu (säie), mm Hamppu Peruskuitu, mm Pellava keskiarvo Peruskuitu, mm Hamppu keskiarvo keskiarvo 20 Kirjallisuuslähde Mauersberger 1948 Peters 1963 Garner Haudek ja Viti prosessoinnin jälkeen Anon , keskiarvo < 50 keskiarvo <8 The Textile Institute keskiarvo keskiarvo 55 keskiarvo 20 Smook 1992 Needles 1986 Langenhove ja Bruggeman 1992 Taulukko 3. Pellava- ja hamppukuitukimpun ja peruskuidun paksuus (mm) (Kymäläinen 2004) Kuitukimppu, mm Peruskuitu, mm Kirjallisuuslähde Pellava Hamppu Pellava Hamppu Peters Garner 1967 keskiarvo Sundquist Haudek ja Viti Anon The Textile Institute keskiarvo keskiarvo Langenhove ja Bruggeman Smook (liottamaton) Kromer ym. 1995

36 34 Taulukko 4. Pellava- ja hamppukuidun tiheys ja hienous (Kymäläinen 2004) Bulkkitiheys (kg/m 3 ) Hienous (tex) Kirjallisuuslähde Pellava Hamppu Pellava Hamppu (peruskuitu) (peruskuitu) Haudek ja Viti (raaka) 1430 (raaka) (peruskuitu) Anon noin 2 (tekninen kuitu) (peruskuitu) (valkaistu) (valkaistu) The Textile Institute Morris Kromer ym (liottamaton kuitukimppu) Hampun varressa on selluloosaa noin % ja ligniiniä noin % (Taulukko 5). Hampun kuidussa on selluloosaa %, hemiselluloosaa 16 %, ligniiniä 3-14 %, pektiiniä 1.0 % ja rasvoja ja vahoja 0.7 %. Hampun päistäre on puumainen samoin kuin pellavankin päistäre ja sisältää % selluloosaa ja % ligniiniä sekä rasvoja ja vahoja %. Solun seinän suurin rakennekomponentti on selluloosa. Selluloosan perusrakenneosa on glukoosirengas. Selluloosa muodostaa mikrofibrillejä, jotka muodostavat levyjä, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa vetysidoksilla (Kuva 6). Mikrofibrillit ovat usein hyvin pitkiä. Solun seinä muodostuu selluloosamikrofibrilleistä, hemiselluloosasta, pektiinistä, ligniinistä ja glykoproteiineista, vahoista ja lukuisista entsyymeistä. Hemiselluloosa jaetaan sokerirenkaiden mukaan. Ksyloosi, galaktoosi ja mannoosi muodostavat hemiselluloosan perusrungon ja arabinoosi, galaktoosi ja glukuronihappo muodostavat sivuhaaroja muodostavia ketjuja (Kuva 7, 8 ja 9). Jälkimmäiset muodostavat hemiselluloosan vaihtelevan rakenteen (Kuva 9). Solujen välissä on keskilamelli, joka sisältää pektiiniä. Pektiini, jota on etenkin solujen välisessä keskilevyssä, on kemialliselta rakenteeltaan monimutkainen. Solujen keskilevyjen pektiini liimaa solut toisiinsa. Pektiini on hyytelöityvää materiaalia. Pektiini on liukoinen ravintokuitu (Kuva 10). Pektiini on rakenteeltaan heteropolysakkaridi. Se muodostuu kemiallisesti 1,4 sitoutuneista α-d-galaktosyluronihappotähteistä (Kuva 11 ja 12). Kasvien solujen seinistä on eristetty 3 ryhmää pektiinejä: homogalakturonaanit, johdannaisgalakturonaanit ja rhamnogalakturonaanit. Homogalakturonaanit ovat lineaarisia ketjuja α-(1-4)sitoutuneista- D- glakturonihaposta. Johdannaisgalakturonaaneissa on lisäksi sokeri D-ksyloosi tai D-apioosi. Rhamnogalakturonaanit voidaan jakaa rhamnogalakturonaani I:ksi ja rhamnogalakturonaani II:ksi. Rhamnogalakturonaani I perusrakenteena on toistuva disakkaridi: 4)-α-D-galakturonihappo-(1,2)-α- D-rhamnoosi- (1. Tähän perusrakenteeseen on sitoutuneena sivuketjuja muodostavia neutraaleja sokereita. Neutraalit sokerit ovat pääasiallisesti D-galaktoosia, D-arabinoosia tai D-ksyloosia. Rhamnogalakturonaani II on harvinaisempi yhdiste. Se on hyvin voimakkaasti haaroittuva ketju, jonka perusrakenteena on D-galakturonihappotähde (Kuva 13). Eristettyjen pektiinien molekyylipaino on ollut ,000 g/mol. Pektiinimolekyylit ovat siis hyvin suuria moleyylejä.

37 35 Taulukko 5. Pellavan ja hampun varren kemiallinen koostumus ( %) (Kymäläinen 2004) Yhdiste Pellava Hamppu Kirjallisuuslähde Varsi Kuitu Kuitu Päistäre Varsi Kuitu Päistäre (kypsä) liotta- liotettu maton Selluloosa Peters Haudek ja Viti Anon Dambroth ja Seehuber Sharma 1992b Kozlowski ym noin Struik ym Ligniini Peters Haudek ja Viti Anon Focher Dambroth ja Sechuber Sharma 1992b Kozlowski ym noin Struik ym Hemi Peters 1967 selluloosa Haudek ja Viti Anon Sharma 1992b Dambroth ja Seehuber 1988 Pektiini Peters Haudek ja Viti Anon Dambroth ja Seehuber 1988 Rasva ja Peters 1967 vaha Haudek ja Viti Anon Sharma 1992b =Keväällä korjattu; ++ = Syksyllä korjattu Pasila Pasila 2004

38 36 Ligniini (Kuva 14 ja 15) on selluloosan jälkeen yleisin luonnon polymeeri, johon on sitoutuneena 30 % maapallon orgaanisesta hiilestä. Ligniiniä esiintyy kasveissa ja punalevissä, kasvien puumaisissa osissa yhdessä selluloosan kanssa. Ligniini tekee puusta kovaa ja taipumatonta. Kasvien puumaiset osat sisältävät ¼ -1/3 ligniiniä. Ligniini sijaitsee puussa selluloosan, hemiselluloosan ja pektiinin välissä. Ligniini on kovalenttisesti sitoutuneena hemiselluloosaan. Ligniinillä on suuri rooli kasvien veden kuljetuksessa, koska polysakkaridit, selluloosa ja hemiselluloosa ovat vettä sitovia hydrofiilisiä yhditeitä, kun taas ligniini on hybrofobinen eikä siten sido vettä. Kasvien kaikissa vettä kuljettavissa putkilosoluissa on ligniiniä. Ligniinin alkuperäinen rooli lieneekin veden kuljettamiseen liittyvä. Ligniiniä on pellavan ja hampun puumaisessa sisäosassa päistäreessä, kuidussa ligniiniä on vain vähän (Taulukko 5). Ligniinin synteesi alkaa glykosyloidun monolignolin synteesillä fenylalaniini-aminohaposta. Glukoosimolekyyli tekee niistä vesiliukoisia ja vähentää niiden toksisuutta. Myöhemmin glukoosi irtoaa niistä ja alkaa polymerisaatio, jota katalysoivat oksidatiiviset entsyymit, peroksidaasi että lakkaasi. Ei tiedetä, osallistuvatko molemmat vai vain toinen entsyymi tähän katalyysiin. Katalyysin seurauksena syntyy monolignoliradikaaleja (Kuva 16), joista ligniini polymerisoituu. Kuva 6. Selluloosan, hemiselluloosan ja pektiinin rakenne ja niitä hajottavien entsyymien ketjun katkaisukohdat (University of Miami, Departament of Biology, Kuva 7. Selluloosan ketjuista muodostuva levymäinen rakenne, jossa näkyy ketjuja yhdistävät vetysidokset (

39 37 Kuva 8. Hemiselluloosan eri sokerirenkaiden, glukoosin, galaktoosin, mannoosin, ksyloosin, arabinoosin ja glukuronihapon rakenne (University of Michigan, Kuva 9. Hemiselluloosan rakenne, jossa eri sokerit ovat yhdistyneet yhdeksi haaroittuvaksi ketjuksi ( Kuva 10. Kuva pektiinistä (

40 38 Kuva 11. Pektiinin perusrakenne (Ohio State University Kuva 12. Pektiinin ketjumainen rakenne ( Kuva 13. Rhamnogalakturonaani II pektiinin monimutkainen rakenne ja pektiiniä hajottavan pektinaasi-entsyymin toiminta (

41 39 Kuva 14. Pieni osa ligniinimolekyyliä ( Kuva 15. Ligniinimolekyylin rakennetta ( +market+for+biorefinery+lignin.htm)

42 40 Kuva 16. Kolme yleisenä esiintyvää ligniinin rakenneosaa monolignolia: 1. parakumaryylialkoholi, 2. koliferyylialkoholi ja 3. sinapylalkoholi 3.5. Pellava Kuitu- ja öljypellavan viljely: kylvö ja käytettävä kylvösiemenmäärä Öljypellavan normaali kylvömäärä on noin itävää siementä/m2. Kuitupellavaa kylvetään sen sijaan suurempi määrä itävää siementä/m 2. Kuitupellavakasvuston toivotaan muodostavan hyvin pitkiä haaromattomia varsia, joista saadaan mahdollisimman suuri pitkän kuidun saanto. Pitkäksi tekstiilikuiduksi hyväksytään vain vähintään 50 cm pitkä kuitu (Anon 2011). Muu osa kuidusta on lyhyttä kuitua, jonka hinta on halvempi. Satafood on testannut kahden öljypellavalajikkeen siemen- ja varsisatojen määrää eri kylvösiemenmäärillä kylvettynä (Kuva 17). Siemensadon määrä oli voimakkaammin riippuvainen kylvömäärästä kuin varsisato. Heljän varsisadon määrässä oli havaittavissa nousua kylvösiemenmäärän noustua, mutta Laserin varsisadon määrä pysyi lähes samana pienintä 450 itävää siemenentä/m 2 lukuun ottamatta. Laser on hyvin lyhytvartinen lajike.

43 Siemensato, kg/ha Varsisato, kg/ha Heljä Laser Kuva 17. Kylvömäärän vaikutus ( itävää siementä/m 2 Heljä ja Laser öljypellavan siemenja varsisadon määrään vuonna 2009 MTT:n Piikkiön yksikön koekentällä (Saastamoinen 2010). Svensk Raps on tutkinut Taurus lajikkeella kylvösiemenmäärän vaikutusta öljypellavan satoon ja sitä kautta taloudelliseen tulokseen 500, 700, 900 ja 1100 itävän siemenen määrillä/m 2 vuonna 2010 (Taulukko 6) (Gunnarsson 2011). Satotaso on noussut 1660 kilosta 1730 kiloon kylvösiemenmäärän noustessa 500 itävästä siemenestä 1100 itävään siemeneen neliömetrille kylvettäessä. Parhaan taloudellisen tuloksen on saanut 500 itävällä siemenellä/m 2, mikä on merkinnyt 38 kg kylvösiementä/ha. Taulukko 6. Taurus öljypellavan taloudellinen kannattavuus eri kylvösiemenmäärillä Ruotsissa vuonna 2010 (Gunnarsson 2011) Lajike Kasveja kpl/m 2 Kylvösiementä kg/ha Kylvösiemenen hinta, kr/ha Siemensato kg/ha Nettotuotto kr/ha Taurus Taurus Taurus Taurus MTT on tutkinut kuitupellavan kylvötiheyttä Uudenkaupungin pellavahankkeessa. Kuitupellavan kylvömäärä on kokeissa ollut itävää siementä/m 2 vuosina 2004 ja 2005 (Taulukko 7 ja 8). Kumpanakin vuonna 2250 itävää siementä/m 2 on antanut parhaat sadot ja kuitusadot Hermes ja Elise lajikkeilla. Viking lajikkeella sekä sato että kuitusato ovat nousseet vielä 2500 itävää siementä/m 2 tiheydellä. MTT suosittelee 2200 itävän siemenen käyttöä/m 2 kuitupellavan kylvössä. Kuitupellavalla pitkän kuidun määrä on vaihdellut 27 31,5 % eri kylvötiheyksillä. Easson ja Long (1992) ovat tutkineet kuitupellavan kylvötiheyden vaikutusta lakoutumiseen, kuitusatoon ja kuidun laatuun Pohjois-Irlannissa. He ovat todenneet, että kylvötiheyden nostaminen lisää varsisatoa, kuitusatoa ja lakoutumista. Kylvötiheyden nostaminen lisää lakoutumista enemmän kuin typpilannoituksen nostaminen. Kuidun hienous ja laatu paranevat kylvötiheyden noustessa. Easson ja Long (1992) suosittelevat Pohjois-Irlannissa kuitupellavalle 1800 itävää siementä/m 2. Suurempi siemenmäärä lisää liiallisesti lakoutumista.

44 42 Taulukko 7. MTT:n kuitupellavan kylvömääräkokeen tulokset vuonna 2005 (Salo, 2006) Kokonais- Puhdistamaton kuitu 20 kasvin mittaus, keskimäärin per kasvi Pituus Kuk. Taimi- Taimisato kg/ha Pitkä kuitu Lyhyt kuitu Paino Pituus mm Varren paksuus mm cm alku tiheys tiheys Lajike Kylvötiheys kg/ha + / - kg/ha % kg/ha % g latvaanalahaaraan tyvi keski alahaara3/8 vrk 14/6 % 27/6 HERMES 2000 kpl/m HERMES 2250 kpl/m HERMES 2500 kpl/m VIKING 2000 kpl/m VIKING 2250 kpl/m VIKING 2500 kpl/m Taulukko 8. MTT:n kuitupellavan kylvömääräkokeen tulokset vuonna 2004 (Salo 2006) Kokonais- Teh. Kuk. Taimisato kg/ha Kasvu-lämpö- Lako- Pituus Tsp alku tiheys Koodi Lajike Kylvötiheys kg/ha + / - aika tilas. % cm g vrk 16/ ELISE 2000 kpl/m ELISE 2250 kpl/m ELISE 2500 kpl/m VIKING 2000 kpl/m VIKING 2250 kpl/m VIKING 2500 kpl/m Pellava kylvetään mahdollisimman aikaisin, koska kasvuaika on pitkä. Pellava ei ole hallanarka. Pellavan voi kylvää joko muokattuun maahan tai suorakylvönä. Kylvösyvyys on 2-3 cm. Liian syvää kylvöä on vältettävä, koska pellavan siemen on varsin pieni Pellavan lannoitus Öljypellava on myöhäinen kasvi, joka saadaan Suomessa korjattua vasta syys-lokakuun vaihteessa. Öljypellavan lannoitus ei saa olla liian suuri. Pellava pärjää pienellä typpilannoitusmäärällä. Öljypellavayhdistys (Peltonen 2010) suosittelee öljypellavan typpilannoitustasoksi kg/ha maalajista ja maan multavuudesta riippuen. Karkeilla kivennäismailla riittää 60 kg/ha typpimäärä. Hietaja hiesumailla pellava pärjää pienellä typpimäärällä. Ruotsissa öljypellavan siemensato on noussut aina 100 kiloon typpeä hehtaarille annettaessa (Krijger 2011). Suomessa pellavalle ei voi antaa niin korkeita typpilannoitustasoja pellavan pitkän kasvuajan takia. MTT on tutkinut kuitupellavan typpilannoitusta (Salo 2006). Typpilannoitus 40 kg/ha on antanut paremman kokonaisvarsisadon kuin typpitaso 0 kg/ha ja 20 kg/ha sekä vuonna 2004 (Taulukko 9) ja 2005 (Taulukko 10). Kuitusato ei kuitenkaan ole noussut lannoituksen nostamisella 40 kiloon hehtaaria kohden vuonna 2005 (Taulukko 9). Kokonaisvarsisato on noussut huomattavasti 40 kg/ha typpilannoituksella vuonna 2004, mutta ei niin paljon vuonna Vuonna 2005 typpilannoituksen lisääminen on vaikuttanut melko voimakkaasti kasvien pituuskasvua nostavasti. Easson ja Long (1992) eivät suosittele kuitupellavan viljelyssä 25 kg/ha enempää typpilannoitusta pellavan lakoutumisen ja laatuvaikutusten takia Pohjois-Irlannissa. Typpilannoitus lisää kuitupellavan lakoutumista ja tekee kuidusta karkeampaa kuin matalammilla typpitasoilla.

45 43 Taulukko 9. Typpilannoituksen vaikutus kuitusaantoon 2004 (Salo 2006) Kokonais- Teh. Lannoitus sato kg/ha Kasvu- lämpö- Lako- Pituus Koodi kg N/ha kg/ha PUY2 kg/ha + / - aika tilas. % cm Taulukko 10. Typpilannoituksen vaikutus kuitusaantoon 2005 (Salo 2006) Kokonais- Puhdistamaton kuitu 20 kasvin mittaus, keskimäärin per kasvi Pituus Kuk. Taimi- Lannoitus sato kg/ha Pitkä kuitu Lyhyt kuitu Paino Pituus mm Varren paksuus mm cm alku tiheys kg N/ha Lannoite kg/ha + / - kg/ha % kg/ha % g latvaanalahaaraan tyvi keski alahaara 3/8 vrk % 27/6 0 0 kg/ha PUY kg/ha PUY kg/ha PUY Öljypellavayhdistys (Peltonen 2010) suosittelee pellavalle yhtä paljon kaliumia kuin typpeä eli kg/ha. Kevyillä ja eloperäisillä mailla kaliumin tarve voi olla vieläkin suurempi. Kalium parantaa varren lujuutta, joten se on tarpeellinen lannoitus pellavan viljelyssä. Kaliumin lisäksi pellava tarvitsee rikkiä ja sinkkiä. Öljypellavayhdistys (Peltonen 2010) suosittelee 2 kg/ha rikkiä jokaista 10 lannoitetyppikiloa kohden. Pellava tarvitsee sinkkiä taimivaiheessa, jolloin sinkin puute aiheuttaa lehtien kellastumista. Pellava ei tarvitse paljon fosforia. Fosforia kannattaa antaa pellavalle korkeintaan 10 kg/ha matalan fosforitason mailla (Öljypellavayhdistys Peltonen 2010). Starttifosfori kylvöriviin sijoitettuna saattaa estää pellavan taimettumista. Kalkituksen jälkeen saattaa esiintyä boorin puutetta, jolloin pellavalle kannattaa antaa booripitoista lannoitetta Pellavan esikasvi ja pellava esikasvina Pellavaa ei kannata kylvää palkoviljojen ja apilan jälkeen tai muun sellaisen kasvin jälkeen, joka on jättänyt maahan paljon typpeä, koska pellava ei tarvitse paljon typpilannoitusta. Esikasviksi sopii hyvin vilja. Pellava ei sovi kovin hyvin rypsin ja rapsin esikasviksi, koska pellavassa voi olla pahkahometta, joten se saattaa lisätä pahkahomeen esiintymistä. Pellava sopii hyvin viljan viljelykiertoon Pellavan kasvinsuojelu Pellavan kasvinsuojelusta on laadittu oppaita (Kangas 2007, Öljypellavayhdistys, Peltonen 2010, ProAgria Maaseutukeskusten Liitto, Peltonen 2011). Pellava on taimivaiheella melko hentoa kasvustoa, joten rikkatorjunta on hyvä suorittaa. Juuririkkaruohot on hyvä torjua jo ennen kasvuvuotta. Pellavan rikkakasvien torjuntaan soveltuvat metsulfuroni-metyyli (Ally 50 ST), amidosulfuroni (Gratil), MCPA ja bentatsoni (Basagran SG). Ally 50 ST:n ja Gratilin seoksesta on hyviä kokemuksia. MCPA on edullisin torjunta-aine, mutta sen teho ei aina riitä. MCPA:n ja Basagran SG:n seos on tehokkaampi. ProAgria Maaseutukeskusten Liitto (Peltonen 2011) on julkaissut listan rikkakasvien torjunta-aineiden vaikutuksesta eri rikkakasveihin (Taulukko 11). Ally:n ja Gratilin seoksella on mahdollista saada hyvä teho eri rikkakasveja vastaan.

46 44 MTT on tutkinut rikkakasvien torjunta-aineiden tehoa myös kuitupellavan viljelyssä. Eri torjuntaaineilla on erilainen teho eri rikkakasvilajeihin (Kuvat 18 19) (Kangas ja Luokkakallio 2001) Kuitupellavalla useimmat rikkatorjunta-aineet ovat pienentäneet pellavan varsisatoa aiheuttaen pellavakasvustolle vioituksia (Taulukko 12) (Salo 2006). Etenkin Basagran on pienentänyt pitkän kuidun määrää, samoin kuin Ally toisena tutkimusvuonna MTT:n Etelä-Pohjanmaan tutkimusasemalla (Kuvat 20 21) (Kangas ja Luokkakallio 2001). Lyhyen kuidun määrää rikkatorjunta-aineiden käyttö on sen sijaan lisännyt vuonna Juolavehnän torjuntaan pellavalla soveltuvat samat torjunta-aineet kuin rypsille, esim. Agil (propakvitsafoppi), Targa Super 5 SG (kvitsalofoppi-p-etyyli), Fusilade Max (fluatsifoppi-p-butyyli) ja Maatilan Propafor (propakvitsafoppi). Pellavalla on kasvitauteja. Nykyisin pellavan viljely on kuitenkin niin pientä, että kasvitauteja ei yleensä pellavassa paljon esiinny. Taimipoltetta voi torjua peittaamalla kylvösiemen. Peittaukseen käy hyvin tiraamipeittaus (Tirama 50). Kosteina kasvuvuosina lakoutuneissa kasvustoissa saattaa esiintyä harmaahometta ja pahkahometta. Joskus saattaa esiintyä myös pellavaruostetta ja härmää. Kasvitautien esiintymistä estää viljelykierto. Öljypellavalle on hyväksytty kasvunsääde Terpal (sisältää mepikvattikloridia ja etefonia) ja Maatilan Etefoni Duo (mepikvattikloridi ja etefoni), joilla voi estää pellavan lakoutumista (Peltonen 2011, ProAgria Maaseutukeskusten Liitto). Kasvunsääteet lyhentävät pellavan vartta. Pellavan lehvästön ja rikkakasvien kuivattamiseen on hyväksytty Reglonen (dikvatti) käyttö 4-7 vuorokautta ennen korjuuta. Taulukko 11. Öljypellavan rikkakasvien torjunta-aineiden teho eri rikkakasvilajeihin (Teho: +++ = %, ++ = %, + = %, - < 50 % (ProAgria Maaseutukeskusten Liitto, Peltonen 2011) Rikkakasvi Bayerin Ally 50 ST + Basagran SG Basagran M75 Bayerin Gratil + MCPA Sito Plus kiinnite Emäkki Hatikka Kiertotatar Lemmikki Linnunkaali Matara Orvokki Pihatähtimö Pillikkeet Ristikukkaiset Saunakukka (+) ++ + Savikka Ukontatar Tuhoeläimiä pellavassa ei juuri esiinny. Joskus pellavassa saattaa esiintyä kirppoja ja niittyluteita. Ne voidaan torjua tuhohyönteisten torjunta-aineilla. Ruotsissa on öljypellavalla tehty kokeita kasvitautien torjunta-aineilla (Gunnarsson 2011). Amistarilla on saatu Taurus öljypellavan satoon 5-14 % nousu. Useimmat amerikkalaiset pellavalajikkeet ovat kuitenkin kestäviä sekä lakastumistautia ja härmää vastaan (Taulukko 13).

47 45 Taulukko 12. Rikkakasvien torjunta-aineiden vaikutus kuitusaantoon 2005 (Salo 2006) Kokonais- Puhdistamaton kuitu 20 kasvin mittaus, keskimäärin per kasvi Pituus Vioitus,Taimisato kg/ha Pitkä kuitu Lyhyt kuitu Paino Pituus mm Varren paksuus mm cm pituus tiheys Koodi Kasvinsuojelu Aika kg/ha + / - kg/ha % kg/ha % g latvaanalahaaraan tyvi keski alahaara 3/8 % 27/6 % 27/6 1. Käsittelemätön Ally 20DF 15 g +kiinnite 0.1 l/ha A BasagranSG 1.1 l +kiinnite 0.2 l/ha A Gratil 30 g +kiinnite 0.1 l/ha A x Ally 20DF 15 g +kiinnite 0.1 l/haa + B x Gratil 30 g +kiinnite 0.1 l/ha A + B Kuitupellavan rikkakoe 1999 Rikkojen määrät g/m² käsittelemätön Basagran SG 1,7 l/ha+ Sito Plus Kuitupellavan rikkakoe 2000 Rikkojen määrät g/m² Käsittelemätön Basagran SG 1,7 l/ha + Sito Plus 0,2 l/ha MCPA 1,3 l/ha MCPA 1,0 l/ha Zalem 1,2 l/ha Basagran MCPA 3,5 l/ha Ally 20 DF 0,02 kg/ha+ Sito Plus MTT/Etelä-Pohjanmaan tutkimusasema Pihasaunio g Pillike g Pihatähtimö g Savikka g Pelto-orvokki g Muut rikat g MCPA (75 %) 1,3 l/ha MCPA (75 %) 1,0 l/ha Basagran MCPA 3,5 l/ha Ally 20 DF 0,02 kg/ha + Sito Plus 0,2 l/ha Ally 20 DF 0,01 kg/ha + Sito Plus 0,2 l/ha MTT/Etelä-Pohjanmaan tutkimusasema jauhosavikka g Kuvat Rikkakasvien torjunta-aineiden teho eri rikkakasvilajeihin kuitupellavalla MTT:n Etelä-Pohjanmaan tutkimusasemalla vuosina 1999 ja 2000 (Kangas ja Luokkakallio 2001). saunio orvokki g matara g pihatähtimö g tatar g peippi muut 2-sirkk. Kuvat Rikkakasvien torjunta-ainekäsittelyjen vaikutus kuitupellavan pitkän ja lyhyen kuidun määrään MTT:n Etelä-Pohjanmaan tutkimusasemalla (Kangas ja Luokkakallio 2001)

48 46 Taulukko 13. Kanadalaisten pellavalajikkeiden lakastumistaudin ja härmän kestävyys (Flax Council of Canada 2011) Lajike Kasvuaika Pituus Laonkesto Kaupaanlaskuvuosi Lakastumistaudin kestävyys Härmän kestävyys Tyyppi CDC Arras 1998 keskim. keskim. hyvä melko kestävä melko altis öljypellava CDC Bethune 1998 melko myöh. melko pitkä hyvä melko kestävä melko kestävä öljypellava AC Carnduff 1996 melko myöh. melko pitkä hyvä melko kestävä melko kestävä öljypellava AC Emerson 1994 keskim. keskim. keskim. resistentti resistentti öljypellava Flanders* 1989 melko myöh. keskim. melkohyvä melko kestävä melko kestävä öljypellava AC Lightning 2001 melko myöh. keskim. hyvä melko kestävä resistentti öljypellava AC Linora 1991 melko myöh. keskim. melko hyvä resistentti melko altis öljypellava Linott 1966 melko aikainen keskim. keskim. melko kestävä altis öljypellava AC McDuff 1993 myöhäinen melko pitkä eritt. hyvä melko kestävä resistentti öljypellava McGregor 1981 myöhäinen melko pitkä eritt. hyvä melko kestävä resistentti öljypellava Norlin 1982 keskim. keskim. hyvä melko kestävä melko altis öljypellava NorMan 1984 keskim. keskim. keskim. melko kestävä altis öljypellava CDC Normandy 1995 keskim. keskim. melko hyvä melko kestävä melko altis öljypellava Somme 1989 keskim. keskim. keskim. melko kestävä altis öljypellava Taurus* 2000 melko myöh. keskim. hyvä melko kestävä resistentti öljypellava CDC Valour melko aikainen keskim. melko huono melko kestävä altis öljypellava Vimy 1986 keskim. melko pitkä heikko melko kestävä melko altis öljypellava AC Watson 1995 keskim. keskim. hyvä melko kestävä resistentti öljypellava Linola myöhäinen melko pitkä hyvä melko kestävä resistentti kuitupellava Linola melko myöh. melko pitkä eritt. hyvä melko kestävä resistentti kuitupellava Linola melko myöh. melko pitkä hyvä melko kestävä resistentti kuitupellava *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011)

49 Kuitu- ja öljypellavalajikkeet, siemen- ja varsisato sekä kuitupitoisuus EU:n kasvilajikeluettelo EU pitää yllä yhteistä kasvilajikeluetteloa peltokasveille ja vihanneksille. EU kasvilajikeluettelon lajikkeita saa viljellä ja niiden kylvösiementä saa tuottaa ja myydä koko EU:n alueella. EU:n kasvilajikeluetteloon kuuluu vuonna 2011 seuraavat pellavalajikkeet ja käyttö (suluissa): Abacus (öljy), Ada (kuitu), Adria (kuitu), Agatha (kuitu), Alaska (öljy), Alcala, Alexin (öljy), Alin (kuitu), Alizee (kuitu), Altea, Altess (öljy), Amina (kuitu), Amon (öljy), Andrea, Antello (öljy), Aramis, Aretha (kuitu), Aries (öljy), Artemida (kuitu), Asral (öljy), Atena (kuitu), Baikal (öljy), Baladin (öljy), Banquise, Barbara (öljy), Bazil (kuitu), Belinka (kuitu, Islannin luettelo), Betalisa (kuitu), Bilton (öljy), Bilstar (öljy), Birdseye (öljy), Blizzard, Bonet (kuitu), Bonita (kuitu), Boreal, Brighton (öljy), Brigitte (öljy), Bukoz (öljy), Caesar Augustus (kuitu), Calista (kuitu), Chantal (kuitu), Codruta (kuitu), Comtess, Cosmin (kuitu), Cristalin (syysmuoto), Cristina (öljy), Crystal (öljy), Damara (kuitu), Dangiai (kuitu), Delphine (kuitu), Diane (kuitu), Dragon (öljy), Drakkar (kuitu), Duchess, Eden, Elan FD, Electra (kuitu), Elise (kuitu), Elodie, Eole (öljy), Escalina (kuitu), Eurodor (öljy), Evea, Evelin (kuitu), Everest (öljy), Ferdinand (kuitu), Festival, Flanders (öljy), Floriana (öljy), Florinda (öljy), Fluin (öljy), Galaad (öljy), Gemini (öljy), GK Emma (öljy), Glacial (öljy), Heljä, Hella (öljy), Helmi (kuitu), Hermes (kuitu), Hivernal (öljy), Hungarian Gold (öljy), Iceberg (syysmuoto), Ilona (kuitu), Imperial (öljy), Ingot (öljy), Iunia 96 (öljy), Jantar (öljy), Jantarol (öljy), Jitka (kuitu), Jordan (kuitu), Josephine (kuitu), Juliet (öljy), Kaolin (öljy), Kastaciai (kuitu), Lagoon (öljy), Laser (öljy), Laura (kuitu), Libra, Linoal (öljy), Lirina (öljy), Lisette (kuitu), Lola (öljy), Lorea (kuitu), Louis (kuitu), Luna (kuitu), Luncavat (kuitu), Lutea (öljy), Marilyn (kuitu), Marmalade (öljy), Marylin (kuitu), Mc Gregor (öljy), Melina (kuitu), Merkur (kuitu), Merlin (öljy), Meteor (öljy), Mikael (öljy), Mistral (öljy), Modran (kuitu), Monica (kuitu), Natural (öljy), Niagara (öljy), Nike (kuitu), Nikol (öljy), Nineta (kuitu), Noemic, Oleal (öljy), Oleane, Olinette, Oliver (öljy), Oliwin (öljy), Omega (öljy), Oscar (öljy), Otztaler, Oural (öljy), Paula (kuitu), Princess (öljy), Raciol (öljy), Rares (kuitu), Recital (öljy), Rina (kuitu), Rooster, Sandra (öljy), Sara (kuitu), Sartai (kuitu), Scorpion (öljy), Selena (kuitu), Selin (kuitu), Serenade (öljy), Sideral (öljy), Snaigiai (kuitu), Sofie (kuitu), Solal (öljy), Star FD, Sumuleu (kuitu), Sunrise (öljy), Super (kuitu), Suzanne (kuitu), Symphonia (öljy), Szafir (öljy), Tabor (kuitu), Talon (öljy), Taurus (öljy), Temida (kuitu), Texa (kuitu), Valoal (öljy), Vasilelin (kuitu), Vega 2, Venica (kuitu), Vesta (kuitu), Viking (kuitu), Viola (kuitu), Violin (syysmuoto), Windermere (öljy), Zoltan (öljy) (European Comission 2011). EU:n kasvilajikeluettelossa on todella suuri määrä pellavalajikkeita. Osa näistä lajikkeista on alkuperältään EU:n ulkopuolelta esim. Kanadasta. Ne on kuitenkin pitänyt hyväksyä jonkin EU:n jäsenvaltion kansalliseen kasvilajikeluetteloon ennen EU:n kasvilajikeluetteloon hyväksymistä. EU:n kasvilajikeluetteloon kuulumattomien lajikkeiden kylvösiemenen sertifiointi ja myynti lajikenimellä on EU:n alueella kiellettyä. Suomen kansallisessa kasvilajikeluettelossa näistä EU:n lajikeluettelon pellavalajikkeista ovat öljypellavalajikkeet Helmi ja Heljä. Vanha kuitupellavalajike Martta on poistunut lajikeluettelosta, joten sen kylvösiementä ei saa enää sertifioida, eikä kaupata lajikenimellä. Helmi esiintyy EU:n kasvilajikeluettelossa kuitupellavana, vaikka se on öljypellava Lajikkeiden tuloksia Suomesta Suomi pitää yllä omaa kasvilajikeluetteloa, johon hyväksytään lajikkeet Suomen virallisten lajikekokeiden perusteella. Kasvilajikeluetteloa pitää yllä Evira eli Elintarviketurvallisuusvirasto. Kasvilajikeluettelo hyväksytään vuosittain. Viralliset lajikekokeet järjestää MTT eli Maa- ja elintarviketalouden tutkimuslaitos. Kasvilajikeluetteloon pääsyn edellytyksenä on myös kasvilajikkeen aitous,

50 48 joka pitää sisällään yhtenäisyyden, tunnistettavuuden ja erotettavuuden. Kasvilajikkeesta on laadittava lajikekuvaus. Kasvilajikkeen aitouden tutkii Evira Loimaalla tai jalostaja itse. Sekä viralliset lajikekokeet että lajikkeen aitouden määrittäminen ovat maksullisia, jotka lajikkeen jalostajan tai edustajan on maksettava. Suomen kasvilajikeluettelossa olevat lajikkeet hyväksytään EU:n kasvilajikeluetteloon. Toisaalta Suomessa saa viljellä ja myydä kaikkia EU kasvilajikeluettelon lajikkeita. Nykyään myös EU kasvilajikeluettelossa olevien lajikkeiden kylvösiementä saa tuottaa Suomessa, vaikka lajike ei olisikaan Suomen kasvilajikeluettelossa. Tämä tilanne on johtanut siihen, että kaikkia Suomessa myytäviä lajikkeita ei ole testattu Suomen olosuhteissa. Suomen kasvilajikeluettelossa on kolme pellavalajiketta: öljypellavat Helmi ja Heljä sekä vuonna 2012 lajikeluettelosta poistuva kuitupellavalajike Martta (Lahti 2011). Nämä lajikkeet ovat Boreal Kasvinjalostus Oy:n lajikkeita. Sen jälkeen, kun lajike on poistunut EU kasvilajikeluettelosta, lajikkeesta ei saa tuottaa ja myydä sertifioitua tarkistettua kylvösiementä. Boreal on ilmeisesti luopumassa myös vanhemman Helmi lajikkeen ylläpidosta. Öljypellavayritykset tuovat Suomen viljelyyn lajikkeita. Elixi Oil Oy viljelyttää seuraavia öljypellavalajikkeita, Laser, Abacus ja Sunrise sekä Comtess, joista ei ole Suomen virallisten lajikekokeiden tuloksia. Laser, Abacus ja Sunrise ovat englantilaisia lajikkeita ja Comtess ranskalainen. Satafood Kehittämisyhdistys ry on testauttanut lajikekokeissa seuraavia Englannin kasvilajikeluettelossa olevia lajikkeita: Taurus ja Aries. Taurus on alkuperältään kanadalainen lajike ja Ruotsin eniten viljelty öljypellavalajike. Suomen virallisten lajikekokeiden tulokset julkaistaan MTT:n julkaisusarjoissa. Öljypellavan lajikekokeessa tutkitaan ainoastaan siemensadon määrä ja laatu. Varsisadon määrää ei mitata, ainoastaan kasvin pituus mitataan. Virallisista lajikekokeista on tulokset Heljä ja Helmi öljypellavalajikkeista (Taulukko 14). Näistä lajikkeista Heljän siemensato on suurempi kuin Helmin. Heljä on ollut myös muuten laadultaan parempi paitsi, että sen lehtivihreäpitoisuus on ollut jonkin verran korkeampi kuin Helmin. Heljä on myös 2 päivää myöhäisempi kuin Helmi. Vuonna 2010 Helmi on ollut vielä eniten viljelty öljypellavalajike (1148 ha) (Kuva 22) (TIKE 2011). Seuraavaksi eniten on viljelty Laseria (596 ha). Heljän viljelyala (419 ha) on ollut kolmannella tilalla ja Abacus:en (187 ha) ja Sunrisen (74 ha) neljännellä ja viidennellä tilalla (TIKE 2011). Virallisten lajikekokeiden tuloksia ei kuitenkaan ole käytössä kuin Helmistä ja Heljästä. Myöskään kuitupellavasta ei ole olemassa yhtään virallisten lajikekokeiden tulosta Suomesta. Taulukko 14. Öljypellavalajikkeiden menestyminen Suomen virallisissa lajikekokeissa vuosina (Kangas ym. 2006) Lajike Kokeita kpl Kas vuaika pv Siemensato kg/ha suhdeluku Suhdeluku La- ko- % Pituus cm Kukinnan kesto vrk 1000 siemenen paino, g Öljypitoisuus % Öljysato kg/ ha Valkuaispitoisuus % Valkuaissato kg/ha Lehtivihreäpitoisuus mg/kg Helmi ,3 43, , ,0 Heljä ,9 44, , ,4

51 Helmi Laser Heljä Abacus Sunrise Comtess Silva Muu Muu ei , , ,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 Viljelyala, ha, vuonna 2010 (TIKE) Viljelyala, ha, vuonna 2010 (TIKE) Kuva 22. Öljypellavalajikkeiden viljelyalat Suomessa vuonna 2010 (TIKE 2011) Helsingin yliopisto on julkaissut www-sivuillaan Agrokuituverkosto hankkeen yhden lajikekokeen tulokset Laser öljypellavasta. Laserin siemensato on ollut vuonna kg Helmin 2180 kg:n hehtaarisatoon verrattuna. Kyseessä on kuitenkin vain 1 koetulos yhdellä koepaikalla. Agrokuituverkosto-hankkeesta Klemola ym. (2005) ovat julkaisseet 4 öljypellavalajikkeen siemensatoja 3 vuonna. Kokeiden yhteenvetotulokset on esitetty Taulukossa 15. Laser ja Bor linja ovat olleet jonkin verran satoisampia kuin Helmi vuonna 2003 kokeissa. Laser on ollut satoisampi kuin Helmi vuonna 2002 ja 2003 käytännön viljelyssä. Laser on selvästi lyhyempi kuin Helmi ja Bor-linja on vastaavasti ollut pidempi kuin Helmi. Lajikkeiden varsisatojen tuloksia ei ole julkaistu, vain kasvien pituudet on määritetty vuonna Laser on lajikkeista lyhin ja Bor-linja pisin. Taulukko 15. Agrokuituverkosto-hankkeen öljypellavalajikkeiden tuloksia vuosina (Klemola ym. 2005) Lajike Lannoitus N kg/ha Kokeiden siemensato, kg/ha 2002 Kokeiden siemensato, kg/ha 2003 Kasvien pituus kokeissa cm 2003 Kokeiden siemensato, kg/ha 2004 Kärrysato kg/ha 2002 Kärrysato kg/ha 2003 Kärrysato kg/ha 2004 Kasvien pituus kerätyt kasvit cm 2003 Helmi* ±149 58±6 1898± ±4 Laser* ± ±322 55±4 1826± ± ± Niagara* Bor-linja ±199 67± ±3 *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Sankari (2000b) on tutkinut kahtena vuonna Helmi öljypellavan, Martta kuitupellavan, useiden ulkomaisten pellavalajikkeiden ja Borealin pellavalinjojen varsisatoja, kuitupitoisuuksia ja kuitusatoja (Taulukko 16). Sankarin tutkimusten mukaan parhaita varsisadon tuottajia ovat olleet Flanders, Gold Metchat, Norlin ja Martta-pellava. Martta on vanha suomalainen kuitupellavalajike, joka on poistumassa Suomen kasvilajikeluettelosta. Norlin on vanha kanadalainen öljy- ja kuitupellavalajike (Kenaschuk ja Hoes 1986), jota on viljelty aikaisemmin myös EU:n alueella. Gold Merchant ei ole enää EU lajikeluettelossa. Flanders pellava on EU:n kasvilajikeluettelossa hyväksyttynä Iso- Britannian, Tsekin, Slovakian ja Alankomaiden kasvilajikeluetteloon. Se on saman jalostajan jalos-

52 50 tama/edustama lajike kuin Laser, Abacus ja Sunrise. Linus lajike, jolla on ollut matala varsisato, ei ole enää EU:n kasvilajikeluettelossa. Varsin suuria varsisatoja ovat tuottaneet Borealin linjat BOR 15 ja BOR 18, mutta niitä ei ole testattu virallisissa lajikekokeissa eivätkä ne ole tulleet kauppaan. Kuitupitoisuudeltaan parhaita ovat olleet Helmi, Martta ja Borealin linjat. Erityisen matala kuitupitoisuus on ollut Gold Merchant ja Norlin pellavassa. Flanders pellava on tuottanut toiseksi parhaan kuitusadon BOR 18 linjan jälkeen. Taulukko 16. Öljypellavalajikkeiden ja linjojen sekä kuitupellava Martan varsisadot kuivaaineena, niinikuitupitoisuudet ja niinikuidun kuiva-ainesadot Helmi-öljypellavaan verrattuna (+/- arvoina) vuosina MTT:ssä Jokioisilla (Sankari 2000b). Kasvilaji Lajike/ linja Varsisato kg/ha Niinikuitupitoisuus % Niinikuitusato kg/ha Öljypellava Helmi* ,5 266 Bor ,6 76 Bor ,4 27 Bor , Bor , Bor , Flanders* , Gold Merchant ,4 +98 Laser* ,1 +38 Linus 325 1,2 60 Norlin ,6 +31 Kuitupellava Martta ,1 +63 *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Pasila (2004) on tutkinut Helmi öljypellavaa, Viking kuitupellavaa ja Felina 34 kuituhamppua, näiden lajikkeiden siemensatoa, varsisatoa syksyllä ja keväällä sekä kuitupitoisuutta (Taulukko 17). Viking kuitupellavalajike on edelleen EU:n kasvilajikeluettelossa Alankomaiden luettelossa hyväksyttynä lajikkeena. Se on keskimyöhäinen kuitupellavalajike, jota on viljelty esim. Ranskassa. Sen siementä ei saa kuitenkaan enää ostettua. Viking pellava on amerikkalainen North Dakota State University:n jalostama lajike ( FLAX.htm). Viking pellavan varsisato on ollut syksyllä 1500 kg korkeampi kuin Helmi pellavan. Keväällä korjattuna Viking-pellavan varsisato on ollut 750 kg korkeampi kuin Helmi-pellavan. Vikingin kuitupitoisuus keväällä on ollut % ollen korkeampi kuin syksyllä (8-16 %). Vikingin kuitupitoisuus on ollut korkeampi kuin Helmi-pellavan. Hävikki Helmi öljypellavassa talven aikana on ollut prosentuaalisesti suurempi kuin Viking-kuitupellavassa tai kuituhampussa. Kasvilaji Taulukko 17. Kuitu- ja öljypellavan sekä kuituhampun siemen- ja varsisadot sekä niinikuitupitoisuudet (Pasila 2004). Kokonaissato, syksy kg/ha kuivaainetta Varsisato syksy kg/ha kuivaainetta Varsisato kevät kg/ha kuivaainetta Siemensato syksy kg/ha kuivaainetta Hävikki % Niinikuitupitoisuus % syksy Niinikuitupitoisuus % kevät Kuitupellava Viking* Öljypellava Helmi* Kuituhamppu Felina 34 *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (Eeropean Comission 2011)

53 51 Luostarinen ym. (1998) ovat kasvattaneet Helmi ja Norlin öljypellavaa ja Martta kuitupellavaa. Nämä pellavalajikkeet on leikkuupuitu. Pellavia on käsitelty eri tavoin: koottu heti puinnin jälkeen (Helmi, Norlin, Martta), peltoliotus 7 vrk (Helmi, Norlin, Martta), ei liotusta (Helmi), peltoliotus 7,14 tai 21 vrk (Helmi), kylmävesiliotus 3 vrk, 6 vrk tai 12 vrk (Helmi), entsyymiliotus 4,5 vrk Primafast RFW ja Cytolase M102 entsyymeillä (Helmi). Eri menetelmillä käsiteltyjen leikkuupuitujen öljypellavien kuitupitoisuus on vaihdellut hyvin paljon alle 5 %:sta yli 20 %. Keskimääräinen leikkuupuidun öljypellavan varren kuitupitoisuus on ollut 12 %. Jos öljypellavan varsisatoa tulee 1000 kg/ha, tulee kuitusadoksi 120 kg/ha. Luostarinen ym. (1998) ovat myös verranneet leikuupuidun ja toisaalta nyhdetyn, loukutetun ja lihdatun pellavan kuidun pituutta. Leikkuupuidussa pellavassa suurin kuituryhmä on ollut 5-10 cm mittaista ja seuraavaksi suurin ryhmä cm pitkää kuitua. Nyhdetyssä, loukutetussa ja lihdatussa pellavassa suurin kuituryhmä on ollut cm pitkää ja seuraavaksi suurin ryhmä cm pitkän kuidun ryhmä. Leikkuupuidussa pellavassa pisin kuituryhmä on ollut alle 25 cm pitkää kuitua, nyhdetyssä, loukutetussa ja lihdatussa pellavassa pisimmät kuidut olivat cm pitkiä. Nyhdetyssä, loukutetussa ja lihdatussa pellavassa on ollut pidempää kuitua kuin leikkuupuidussa pellavassa. Luostarinen ym. (1998) ovat laatineet taulukon öljy- ja kuitupellavan varsi- ja kuituominaisuuksista (Taulukko 18). He ovat määrittäneet myös Tampereen teknillisen korkeakoulun (nykyään yliopisto) tekstiili- ja vaatetustekniikan laitoksella öljy- ja kuitupellavan murtolujuutta ja murtovenymää, jotka kuvaavat kuidun tekstiilikäyttöisyyttä. Öljypellavan varsisato ja kuitupitoisuus ovat pienemmät kuin kuitupellavan, toisaalta öljypellavan siemensato on korkeampi. Taulukko 18. Öljy- ja kuitupellavan korsimassa, siemensato, kuitupitoisuus ja tekstiililaatuisuus (Luostarinen ym. 1998) Ominaisuus Öljypellava Kuitupellava Murtolujuus cn/tex cn/tex Murtovenymä 3-5 % 1,5-3 % Korsimassa 1000 kg/ha 4500 kg/ha Kuitusaanto 12 % 20 % 1 Siemensato kg/ha kg/ha 1 Kuusinen 1992 Satafood on teettänyt ostopalveluna pellavan lajikekokeita MTT:n Piikkiön yksiköllä vuosina (Saastamoinen 2011). Kokeissa on ollut sekä öljypellavalajikkeita että kuitupellavalajikkeet Martta ja Belinka. Belinka on EU kasvilajikeluettelossa Islannin kasvilajikeluettelossa. Öljypellavalajikkeina kokeissa on testattu Helmiä ja Heljää sekä Elixi Oil Oy:n markkinoimia lajikkeita: Laser, Abacus ja Sunrise. Lisäksi kokeissa on ollut vuonna 2010 Satafoodin hankkimana Ruotsin eniten viljelty öljypellavalajike Taurus ja Aries. Taurus on kanadalainen lajike. Ne ovat Limagrainin englantilaisia lajikkeita. Kokeet on kylvetty öljypellavan kylvötiheydellä ja niissä on määritetty sekä siemensato että varsisato leikkuupuinnin jälkeen. Kokeita ei ole nyhdetty, joten varsisadot vastaavat tilannetta, jossa öljypellavan varsimassaa kerätään puinnin jälkeen pellolta. Öljy- ja kuitupellavalajikkeiden siemen- ja varsisadot näistä kahdesta kokeesta on esitetty Kuvassa 22. Kuitupellavalajikkeiden varsisadon määrä on suurempi ja vastaavasti siemensato pienempi kuin öljypellavalajikkeiden. Pienimmät varsisadot tuottivat Laser ja Sunrise. Korkeimmat siemensadot tuottivat Aries ja Taurus. Pellavalajikkeiden välillä oli suuria eroja kasvuajoissa ja varren pituudessa. Ulkomaiset lajikkeet ovat myöhäisempiä kuin kotimaiset lajikkeet Helmi, Heljä ja Martta (Kuva 23). Kuitupellavalajikkeiden varsi on huomattavasti lyhyempi kuin öljypellavalajikkeiden. Satafoodilla on ollut myös pellavan maatilakokeita, mutta toistaiseksi niistä ei ole saatu määritettyä varsisatojen määriä.

54 Helmi Heljä Abacus Laser Sunrise Aries Taurus Belinka Martta Siemensato, kg/ha Varsisato, kg/ha Öljypellava Kuitupellava Kuva 23. Satafoodin pellavakokeiden öljy- ja kuitupellavalajikkeiden siemensato- ja varsisatotulokset MTT:n Piikkiön yksikössä (Tuorla) vuosina öljypellavan kylvösiemenmäärällä kylvettyinä (Saastamoinen 2011) Kangas ja Luokkakallio (2002) ovat tutkineet kuitupellavalajikkeiden satoa, pitkän kuidun satoa sekä kokonaiskuitusatoa vuosina Suurimmat pitkän kuidun sadot ovat olleet kg/ha ja kokonaiskuitusadot kg/ha (Taulukko 19). Useimmat lajikkeet ovat olleet melko myöhäisiä. Aikaisin ja melko satoisa lajike on ollut Viking, josta ei kuitenkaan enää saa ostettua kylvösiementä. Kotimaiset lajikkeet Martta ja Helmi eivät ole pärjänneet satoisuudessa myöhäisemmille ulkomaisille lajikkeille. Pohjanmaalle sopivimmat kuitupellavalajikkeet ovat Hermes, Raisa, Laura ja Evelin. Torzak on satoisa, mutta se lakoutuu helposti. Ariane ja Evelin ovat myöhäisiä, mutta ne ovat satoisia. Kotimainen Martta ei pysty kilpailemaan keski-eurooppalaisten lajikkeiden kanssa (Kangas ja Luokkakallio 2002). Sankarin (2000) ja Satafoodin sekä toisaalta Pasilan (2004) ja Salon (2006) sekä Kankaan ja Luokkakallion (2002) esittämät öljypellavan ja kuitupellavan varsisatojen määrät ovat hyvin erilaiset: kuitupellavan varsisadot ovat huomattavasti suuremmat, silloin kun pellava on kylvetty kuitupellavan kylvömääräsuositusten mukaan. Näin myös kuitusadot kuitupellavasta ovat suuremmat. Kuitupellavan viljelyn kannattavuutta kuitenkin vaikeuttaa se, että siemensatoa ei saa kunnollisena talteen. Liotuksessa pellava alkaa itää ja vaikka siemensato otetaankin talteen, ei se kelpaa kuin korkeintaan johonkin rehujakeisiin. Kokonaisuutena on todettava, että sekä öljypellavan että kuitupellavan lajikkeiden kokeilu Suomessa on ollut hajanaista ja systemaattista lajikkeiden testausta ei ole ollut. Virallisten lajikekokeiden tuloksia on vain kotimaisista öljypellavalajikkeiden siemensadoista ja niitäkin vain kahdelta vuodelta.

55 53 Taulukko 19. Pellavalajikkeiden pitkän kuidun ja kokonaiskuidun sadot MTT:n Etelä-Pohjanmaan tutkimusasemalla vuosina Laura mittarilajikkeeseen verrattuna vuosina (Kangas ja Luokkakallio 2002) Lajike Kokeita Pitkä kuitusato Kokonaiskuitusato Pituus, cm Laon kesto 1-5 Kukinnan alku, päiviä kylvön jälkeen +/- Laura +/- Laura kg/ha rel. kg/ha rel 5= hyvä, 1=huono Hermes Raisa Torzok Ariane Viola Escalina * 0 Marylin Evelin * 0 Nike Viking Electra Ilona * 0 Laura Liflax * 0 Aleksim Texa * -1 Elise Jitka * -1 Inka * 0 Belinka * -1 Natasja * * Martta Helmi * -1 Regina * * Hera * * Helmi Saskia * * * =ei riittävästi koetuloksia EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011)

56 Lajikkeiden tuloksia ulkomailta Ruotsissa Svensk Raps järjestää öljypellavasta lajikekokeita ja viljelyteknisiä kokeita. Ruotsin eniten viljelty öljypellavalajike on Taurus, joka on alun alkaen kanadalainen, Euroopassa Limagrain:in edustama lajike. Ruotsin öljypellavakokeiden tulokset on esitetty Taulukossa 20 (Gunnarson 2011). Suomessakin viljelyssä oleva Sunrise on ollut heikkosatoisampi kuin Taurus, sen sijaan Lirina on ollut kaikilla alueilla satoisampi ja Serenade satoisampi tai lähes yhtä satoisa kuin Taurus. Testausalue, D, E ja F läänit, sijaitsee Tukholmasta etelään, mutta on kuitenkin Skånen pohjoispuolella. Alueista D on pohjoisin ja F eteläisin. Pohjoisimmalla alueella parhaiten on menestynyt Lirina lajike. Sekä Lirina että Serenade ovat saksalaisia lajikkeita. Ruotsissa öljypellavaljikkeiden kokeilu on laajaa, jatkuvaa ja koetuloksia on paljon, joten tuloksia voi pitää luotettavina. Taulukko 20. Öljypellavalajikkeiden menestyminen Ruotsin eri alueilla (Gunnarson 2011, Svensk Raps) D alue=södermanland:in lääni, F=Jönköping:in lääni, Småland, Västergötland, E=Östergötland:in lääni Alue Lajike D-F kokeita Öljysato kg/ha, sl D kokeita Öljysato kg/ha, sl E kokeita Öljysato kg/ha, sl F kokeita Öljysato kg/ha, sl Taurus* =100 =100 =100 =100 Sunrise* Lirina* Serenade* *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Suuresta joukosta pellavalajikkeita on laaja kuvaus menestymisestä Pohjois-Dakotassa USA:ssa (Taulukko 21) (Berglund ja Zollinger 2007). Kaikki USA:ssa viljelyssä olevat pellavalajikkeet ovat resistenttejä sikäläisiä ruostesieniä vastaan. Suurin osa lajikkeista on myös kestäviä lakastumistautia vastaan. Näistä lajikkeista Suomessa on testattu Norlinia, Taurusta ja Flandersia, jotka ovat alkuperältään kanadalaisia lajikkeita. Suomessa menestyvät melko myöhäisetkin lajikkeet. USA:ssa on myös keltasiemenisiä lajikkeita, joiden siemenen kuitupitoisuus on todennäköisesti hyvin alhainen. Kanadalaisten öljy- ja kuitupellavalajikkeiden ominaisuuksia on Taulukossa 13. Monet kanadalaiset lajikkeet ovat lakastumistaudin ja härmän kestäviä. Taudinkestävyys luonnollisestikin parantaa myös kuidun laatua, koska silloin kasvitaudit eivät pysty turmelemaan vartta ja sen kasvua. Kanada on maapallon suurin öljypellavan tuottajamaa, jossa tehdään työtä öljypellavan mutta myös kuitusadon hyväksikäytön suhteen. Kanadalaisista lajikkeista Suomessa on testattu Norlinia, Flandersia ja Taurusta, joka on Ruotsin eniten viljelty öljypellavalajike. Tauruksen varsi on keskimittainen ja luja. Kanadassa on viljelyssä myös kuitupellavalajikkeita (Taulukko 13), joita ei ilmeisestikään ole testattu Suomessa. Englannissa on laadittu suositusohjeet, miten pellava- ja hamppukuidun tuotanto ja lajikejalostus saadaan kasvamaan ja kannattamaan (Weightman ja Kindred 2005). Englannissa on testattu ranskalaisten ja alankomaalaisten pellavalajikkeiden menestymistä (Dimmock ym. 2005). Aurore, Diane ja Escalina ovat olleet Englannissa satoisia ja tuottaneet hyvän kuitusadon.

57 55 Taulukko 21. Pellavalajikkeiden ominaisuuksia Pohjois-Dakotassa USA:ssa (Berglund ja Zollinger 2007). Kaikki lajikkeet ovat kestäviä vallitsevia ruosterotuja vastaan. Lajikkeet ovat tuleentumisjärjestyksessä. Lajike Aikaisuus Siemenen väri Kasvin korkeus Alkuperämaa Kauppaanlaskuvuosi Lakastumistaudin kestävyys Suhteellinen satoisuus NorLin Kanada 1982 aikainen ruskea keskim. melko altis hyvä AC-Watson Kanada 1996 aikainen ruskea lyhyt melko kestävä eritt. hyvä CDC-Valor Kanada 1996 aikainen ruskea lyhyt melko kestävä ertt. hyvä Linton ND, 1985 aikainen ruskea keskim. kestävä eritt. hyvä USA Prompt SD, 1988 aikainen ruskea keskim. melko kestävä hyvä USA Hanley Kanada 2002 kesk./aikainen ruskea keskim. kestävä eritt. hyvä AC-Emerson Kanada 1994 keskim. ruskea keskim. eritt. kestävä eritt. hyvä CDC- Kanada 1995 keskim. ruskea lyhyt melko kestävä eritt. hyvä Normandy Cathay ND, 1998 keskim. ruskea keskim. melko kestävä eritt. hyvä USA Pembina ND, 1998 keskim. ruskea keskim. melko kestävä eritt. hyvä USA Carter ND, 2004 keskim. keltainen keskim. kestävä eritt. hyvä USA Necha ND, 1988 keskim. ruskea keskim. kestävä hyvä USA Omega* ND, 1989 keskim. keltainen keskim. melko altis eritt. hyvä USA Rahab 94 SD, 1994 keskim. ruskea keskim. melko kestävä hyvä USA CDC Arras Kanada 1999 keskim. ruskea keskim. melko kestävä eritt. hyvä CDC Bethume Kanada 1999 keskim. ruskea melko melko kestävä eritt. hyvä /myöhäinen pitkä AC Carnduff Kanada 1998 keskim./myöh. ruskea melko melko kestävä eritt. hyvä pitkä CDC Mons Kanada 2003 keskim./myöh. ruskea keskim. melko kestävä eritt. hyvä Taurus* Kanada 2003 keskim./myöh. ruskea keskim. melko kestävä eritt. hyvä Flanders* Kanada 1989 myöhäinen ruskea keskim. melko altis hyvä Webster SD, 1998 myöhäinen ruskea pitkä melko kestävä eritt. hyvä USA McDuff Kanada 1993 myöhäinen ruskea melko melko kestävä eritt. hyvä pitkä AC Linora Kanada 1993 myöhäinen ruskea pitkä kestävä eritt. hyvä Selby SD; 2000 myöhäinen ruskea pitkä melko kestävä hyvä USA York ND, 2002 myöhäinen ruskea keskim. kestävä eritt. hyvä USA Nekoma ND, 2002 myöhäinen ruskea keskim. kestävä eritt. hyvä USA Lighting Kanada 2002 myöhäinen ruskea keskim. kestävä eritt. hyvä *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011)

58 Pellavakuitu ja sen ominaisuudet, perinnöllinen vaihtelu Diederichen ja Ulrich (2009) ovat tutkineet 1177 öljypellavan ja kuitupellavan geenipankkigenotyypin kuitupitoisuutta ja sen korrelaatiota muihin ominaisuuksiin. He ovat määrittäneet pellavan kuitupitoisuuden varren alaosasta haaroittumattomalta alueelta. Pellavagenotyyppien kuitupitoisuus on vaihdellut 9,0-35,0 %. Keskimääräinen kuitupitoisuus on ollut 21,4 % ja standardipoikkeama +/- 3,4 %. Pellavan kuitupitoisuusvaihtelu on siis hyvin suuri. Pohjois-Amerikan öljypellavalajikkeiden korkein kuitupitoisuus on ollut 27,3 % ja vastaavasti eurooppalaisten kuitupellavalajikkeiden suurin varren kuitupitoisuus on ollut 33,6 % ranskalaisessa Evelin lajikkeessa (Taulukko 22). Diederichen ja Ulrich (2009) ovat julkaisseet joukon pellavagenotyypeistä, joissa on ollut matalimpia (Taulukko 23) ja korkeimpia kuitupitoisuuksia (Taulukko 24) ja näiden genotyyppien muita ominaisuuksia kuten varren pituus, haaroittuvuus, siemenen paino ja väri. Suomessa näissä taulukoissa mainituista lajikkeista on koetuloksia ainakin seuraavista lajikkeista: Aleksim, Ariane, Belinka, Elise, Escalina, Evelin, Hera, Laura, Natasja, Hermes ja Raisa (Kuva 22, Taulukko 19) ja amerikkalainen Flanders, Norlin ja Viking (Taulukot 16, 17, 19). Diederichenin ja Ulrichin (2009) tutkimusten mukaan yli 25 % kuitupitoisuus on ollut seuraavissa Suomessakin testatuissa lajikkeissa: Belinka, Flanders, Ariane, Escalina, Laura, Aleksim, Evelin, Hermes ja Raisa. Näistä lajikkeista ainoastaan Flanders on öljypellavatyyppiä ja muut kaikki ovat kuitupellavatyyppiä. Taulukko pohjoisamerikkaisen öljypellavalajikkeen ja 28 eurooppalaisen kuitupellavalajikkeen varren kuitupitoisuus (Diederichen ja Ulrich 2009) Pohjois- Amerikka: lajike: öljypellava Alkuperämaa Varren kuitupitoisuus % Eurooppa: lajike: kuitupellava Alkuperämaa Norlin Kanada 16,3 Dolgunetz Neuvostoliitto 15,8 AC Linura Kanada 17,2 Liflora Saksa 17,6 Arny USA 18,8 Swetotsch Neuvostoliitto 18,5 Somme Kanada 19,2 Rastatter Weiss Saksa 18,6 AC McDuff Kanada 19,3 Sumpersky Zdar Tsekkoslovakia 19,4 Vimy Kanada 19,5 Hollander Weiss Alankomaat 19,9 Rocket 4 Kanada 19,9 Flachskopf Saksa 20,7 Norland USA 20,0 Astelle Ranska 21,4 Dufferin Kanada 20,4 Natasja Alankomaat 21,6 Ottawa 829-C Kanada 20,5 Eckendorf Saksa 21,8 Viking* USA 21,0 Predilschtschik Neuvostoliitto 22,1 Marine USA 21,0 Percello Alankomaat 22,7 CDC Bethune Kanada 21,1 Elise* Alankomaat 23,2 AC Emerson Kanada 22,1 Hera Alankomaat 24,2 Ottawa 770B Kanada 22,2 Ariadna Puola 24,4 Victory USA 23,1 Norfolk Queen Fiber USA 24,5 Chippewa USA 23,2 Tomskij 10 Neuvostoliitto 26,0 Crown Kanada 23,9 Antares Ranska 26,1 Andro Kanada 24,1 Belinka* Alankomaat 26,7 AC Watson Kanada 24,3 Novotorzhskij Neuvostoliitto 26,8 Bolley Golden USA 24,4 Ariane Ranska 28,1 Dakota USA 24,9 Escalina* Alankomaat 28,3 Diadem Kanada 25,0 Regina Alankomaat 28,6 N.D. Resistant No 52 USA 25,1 Smolenskij Neuvostoliitto 28,7 CDC Arras Kanada 25,2 Torzhokskij 4 Neuvostoliitto 29,9 AC Varnduff Kanada 25,6 Laura* Alankomaat 30,2 Flanders* Kanada 26,7 Aleksim Neuvostoliitto 31,3 Redwood 65 Kanada 27,3 Evelin* Ranska 33,6 *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Varren kuitupitoisuus %

59 57 Taulukko 23. Pellavagenotyyppejä, joissa on matala varren kuitupitoisuus muine ominaisuuksineen (Diederichen ja Ulrich 2009). Genotyypin nimi Alkuperämaa Alalaji Varren haaroittuminen Varren pituus cm Siemenen paino mg Siemenen väri Varren kuitupitoisuus % Tutkimusvuosi - Neuvostoliitto elongatum ylin 1/4 80 3,9 keskiruskea 11, Tammes Type 2 Alankomaat elongatum ylin 1/4 86 4,4 keskiruskea 12, Unryu Japani usitatissimum ylin 1/3 90 4,6 keskiruskea 15, Sagino Japani usitatissimum ylin 1/3 30 4,4 keskiruskea 9, Field No 17 Turkki usitatissimum koko varsi 54 5,6 keskiruskea 11, Turkki usitatissimum koko varsi 49 7,3 keskiruskea 11, Pakistan usitatissimum ylin 1/2 58 6,1 keskiruskea 11, N.P. (RR) 272 Intia mediterraneum koko varsi 43 9,7 keskiruskea 12, W (syysmuoto) USA usitatissimum koko varsi 54 4,6 keskiruskea 12, W (syysmuoto) USA usitatissimum koko varsi 47 4,8 keskiruskea 12, Varoneshski 1308 Neuvostoliitto usitatissimum ylin 1/2 56 5,9 keskiruskea 13, Valittu CIIi-2085 Kanada usitatissimum ylin 1/3 42 6,0 keskiruskea 13, Turkki usitatissimum koko varsi 57 7,0 keskiruskea 13, Crandal Portugali crepitans ylin 1/2 24 5,5 keskiruskea 13, No USA usitatissimum ylin 1/3 73 6,2 keskiruskea 14, Genotyypin nimi Taulukko 24. Pellavagenotyyppejä, joissa on korkea varren kuitupitoisuus muine ominaisuuksineen (Diederichen ja Ulrich 2009). Alkuperämaa Alalaji Varren haaroittuminen Varren pituus cm Siemenen paino mg Siemenen väri Varren kuitupitoisuus % Tutkimusvuosi Motley Fiber USA elongatum ylin 1/ ,4 keskiruskea 26, Lazurnyj Neuvostoliitto elongatum ylin 1/4 85 4,1 keskiruskea 26, Smolenskij Neuvostoliitto elongatum ylin 1/4 95 4,7 keskiruskea 28, Verchnevotzhkij Neuvostoliitto elongatum ylin 1/ ,5 keskiruskea 30, L Neuvostoliitto elongatum ylin 1/4 85 4,7 keskiruskea 30, Aleksim Neuvostoliitto elongatum ylin 1/4 90 4,8 keskiruskea 31, Viking* Alankomaat elongatum ylin 1/4 98 5,5 keskiruskea 31, Hyb. 55 Intia usitatissimum ylin 1/2 42 6,3 keltainen 32, AR-1 Neuvostoliitto elongatum ylin 1/5 98 4,8 keskiruskea 32, Svetoch mutation Neuvostoliitto usitatissimum ylin 1/3 96 5,0 keskiruskea 32, Wicking Hegenan Tsekkoslovakia usitatissimum ylin 1/3 58 6,5 keltainen 32, Evelin* Ranska usitatissimum ylin 1/3 85 5,0 keskiruskea 33, Hermes* Ranska usitatissimum ylin 1/ ,3 keskiruskea 33, Raisa Alankomaat elongatum ylin 1/3 82 4,8 keskiruskea 34, AR-2 Neuvostoliitto elongatum ylin 1/4 95 4,8 keskiruskea 35, *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (EUropean Comission 2011) Diederichen ja Ulrich (2009) löysivät lievän tilastollisesti positiivisen korrelaation pellavan varren kuitupitoisuuden ja varren pituuden välille, sen sijaan kuitupitoisuuden ja kasvuajan kylvöstä kukinnan loppumisen välillä vallitsi lievä, mutta tilastollisesti merkitsevä negatiivinen korrelaatio, mikä antaa viitteen siitä, että aikaisissa genotyypeissä saattaa olla jonkin verran korkeampi kuitupitoisuus kuin myöhäisissä genotyypeissä. Sankarin (2000b) mukaan aikaisen Helmiöljypellavalajikkeen kuitupitoisuus on korkeampi kuin Flanders lajikkeen ja Marttakuitupellavalajikkeen kuitupitoisuus (Taulukko 12). Sankarin (2000b) tutkimuksessa kuitupitoisuudet ovat kuitenkin paljon matalampia kuin Diederichenin ja Ulrichin (2009) saamat kuitupitoisuudet. Diederichen ja Ulrich (2009) eivät löytäneet pellavan siemenen painon ja öljypitoisuuden ja kuitupitoisuuden välille minkäänlaista korrelaatiota. Van den Oever ym. (2003) ovat julkaisseet korkeaa ja matalaa kuitupitoisuutta olevien pellavalajikkeiden tuloksia (Taulukko 25). Korkein kuitupitoisuus on ollut Hermes lajikkeessa 34,1 % ja mata-

60 58 lin kuitupitoisuus Antares öljypellavalajikkeessa. Van den Oever ym. (2003) ovat määrittäneet näiden kuitupitoisuudeltaan erilaisten pellavalajikkeiden kuidun koostumuksen. Lajikkeiden kuidun kemiallisessa koostumuksessa ei ole ollut suurtakaan eroa (Taulukko 26). Lajikkeiden kuidun hienoudessa ja lujuudessa esiintyi eroja. Kuidun hienouden ja vetolujuuden välillä näytti olevan positiivinen korrelaatio. Laura lajikkeessa oli suurin vetolujuus ja kuidun hienous, vaikka lajikkeen kuitupitoisuus ei ole suurin. Hermes lajikkeessa oli suurin kuitupitoisuus. Taulukko 25. Eräiden pellavalajikkeiden pituus ja kuitupitoisuus (Oever van den ym. 2003) Lajike Tyyppi Alkuperämaa Varren pituus, cm Kuitupitoisuus, % lint (pitkä?) tow (lyhyt?) Laura* kuitupellava Alankomaat 80 25,8 0,8 Hermes* kuitupellava Ranska 86 34,1 0,9 Antares öljypellava Ranska 57 16,5 4,1 Bateson tall kuitupellava Iso-Britannia ,8 3,1 Damask kuitupellava Itä-Eurooppa 75 18,8 2,4 *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Taulukko 26. Eräiden pellavalajikkeiden varren kuidun koostumus vesiliotuksen jälkeen (Oever van den ym. 2003) Laura* Hermes* Antares Bateson tall Damask Sokerit ( %) Arabinoosi 0,4 0,4 0,5 0,4 0,5 Ksyloosi 0,7 0,4 1,2 0,8 1,0 Mannoosi 4,5 3,7 4,4 4,5 4,5 Galaktoosi 3,5 4,2 3,6 3,6 3,5 Glukoosi 71,3 73,6 70,3 72,7 70,2 Rhamnoosi 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Uronihappo 2,2 1,1 2,1 2,8 1,7 Ligniini (%) AIL (happoon liukenematon) 2,4 1,5 2,6 2,4 3,2 ASL (happoon liukeneva) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Yhteensä (%) 91,0 91,7 92,0 94,5 91,0 Hienous IFS (-) Lujuus Vetolujuus (MPa) Venymiskyky (%) 3,3 2,9 3,4 2,5 2,5 *EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Booth ym. (2004) ovat tutkineet 1000 pellavagenotyyppiä Euroopasta, Pohjois- ja Etelä- Amerikasta, Australiasta ja Aasiasta erilaisten ominaisuuksien suhteen. Varren läpimitta on vaihdellut 1,04 1,58 mm, varren kuitupitoisuus 17,4 36,8 %, varren ligniinipitoisuus %, kuidun keskimääräinen läpimitta vaihteli µm. Rennebaum ym. (2002) ovat tutkineet 11 Saksassa viljelyssä olevan pellavagenotyypin mahdollisuutta käyttää sekä öljyn että kuitusadon samanaikaiseen hyödyntämiseen Saksassa kolmena vuon-

61 Helmi Heljä Laser Sunrise Abacus Taurus Aries Belinka Martta 59 na. Tutkitut lajikkeet olivat: Atalande, Ceres, Lifete, Lifredo, Linetta, Hella, Kreola, Flanders, Gold merchant, McGregor ja Bolas. Lajikkeita tutkittiin vuosina Lajikkeiden kuitu irrotettiin mekaanisesti. Kuitupitoisuus vaihteli 15,3 30,3 %, kuidun hienous vaihteli 1,75 30,3 tex ja kuidun lujuus 8,3 1226,5 MPa. Vaihtelu oli suuri. Kuitupitoisuuden vaihtelusta genotyyppinen vaihtelu oli 0 %, vuosivaihtelun osuus 20,2 % ja genotyyppi x vuosi vaihtelu oli 55,9 %. Kuidun hienouden vaihtelusta genotyyppinen vaihtelu oli 3,6 %, vuosivaihtelu 58,1 % ja genotyyppi x vuosi interaktio 0,0 %. Kuidun lujuudesta genotyyppinen vaihtelu oli 13,8 %, vuosivaihtelu 31,0 % ja genotyyppi x vuosi interaktio 8,8 %. Lajikkeiden varsisato vaihteli 2633,7 8062,8 kg/ha, öljysato 923,9 2633,7 kg/ha ja teknisen kuidun pituus vaihteli 27,0 75,7 cm. Genotyyppisen vaihtelun pienuuden ja vuosivaihtelun suuruuden takia Rennebaum ym. suosittelevat öljypellavan viljelyssä hyödynnettäväksi sivutuotteena myös varsisatoa. Kanadassa Saskatoonissa University of Saskatchewan:ssa kasvinjalostajat pyrkivät jalostamaan öljypellavalajikkeita, joissa on myös korkea kuitupitoisuus ja joiden vartta voidaan hyödyntää kuituteollisuudessa, koska monet yritykset voivat nykyään hyödyntää öljypellavan vartta (King 2011) ( Kanadassa on kehitetty myös geenipohjainen markkerivalintamenetelmä, jolla voidaan jalostaa pellavalajikkeita, jotka soveltuvat samanaikaisesti sekä öljyn että kuidun tuotantoon (Nandy ja Rowland 2008) Pellavan kasvuaika Pellava on myöhäinen kasvilaji Suomessa. Kotimaiset öljypellavalajikkeet Helmi ja Heljä sekä kuitupellavalajike Martta ovat aikaisempia kuin ulkomaiset lajikkeet. Helmin kasvuaika on ollut virallisissa lajikekokeissa keskimäärin 115 vrk ja Heljän 117 vrk (Taulukko 14). Laserin ja muiden ulkomaisten lajikkeiden kasvuaika on pidempi kuin Helmin, Heljän ja Martan (Kuva 23). Pelkästään varsisatona korjattuna pellavan voi korjata aikaisemmin, mutta silloin kuitu saattaa olla vihreää tuleentumattoman varren vaikutuksesta. Kasvilajina öljypellava on myöhäisimpiä Suomessa viljeltäviä kasvilajeja. Pellavan puinti menee usein syys-lokakuun vaihteeseen ja joskus märkinä syksyinä öljypellavaa on jäänyt puimatta, koska puinti vaatii useita poutapäiviä onnistuakseen. Pelkästään kuitutuotantoon pellava voidaan korjata aikaisemmin, jolloin varret ovat vielä vihreitä. Silloin saatava pellavakuitu on kuitenkin vihreää Kasvuaika, vrk Varren pituus, cm 0 Öljypellava Kuitupellava Kuva 24. Pellavalajikkeiden kasvuajat ja varren pituudet Satafoodin lajikekokeissa vuonna MTT:n Piikkiön yksikössä (Saastamoinen 2011).

62 Pellavan varsi, pituus ja laonkesto Aikaisemmassa osassa on jo paljon tuloksia pellavan varren pituudesta, lujuudesta ja haaroittumisesta. Pellavalajikkeista öljypellavalajikkeet ovat keskimäärin lyhyt- ja lujavartisempia kuin kuitupellavalajikkeet (Kuva 23). Öljypellava kylvetään harvempaan ja sen varret haaroittuvat voimakkaammin kuin kuitupellavan, joka kylvetään suuremmalla siemenmäärällä tiheämpään. Öljypellavan ja kuitupellavan varren erilainen haaroittumisaste on siten ainakin osittain viljelymenetelmästä johtuva, ei niinkään lajikeominaisuus. Toisaalta Diederichen ja Ulrich (2009) ovat esittäneet tuloksissaan pellavan genotyyppejä, jotka ovat koko varren mitalta haaroittuvia ja toisaalta genotyyppejä, jotka haaroittuvat vain 1/5 varren yläosasta. Kuitupellavalajikkeet ovat yleensä haaroittuvia vain varren latvaosasta, sen sijaan öljypellavalajikkeet voivat olla hyvinkin voimakkaasti haaroittuvia. Kuitupellavat lakoutuvat öljypellavalajikkeita voimakkaammin, mikä johtuu osittain niiden pidemmästä varresta ja osittain suuresta kylvömäärästä. Helmi on virallisissa lajikekokeissa ollut keskimäärin 63 cm pitkä ja Heljä 60 cm pitkä. Monet Suomen kasvilajikeluetteloon kuulumattomat lajikkeet, joita yritykset ovat tuoneet Suomeen, ovat Helmiä ja Heljää lyhytvartisempia. Laser on ollut Agrokuituverkoston tutkimuksissa 55 cm verrattuna Helmin 58 cm pituuteen kasvustossa ja kerätyissä korsissa 59 cm verrattuna Helmin 66 cm pituuteen (Klemola ym. 2005). Lyhytvartisemmat lajikkeet ovat yleensä olleet vähemmän lakoutuvia Pellavakuidun mikrobiologinen laatu Pellavakuidun laatuun vaikuttaa myös kuidun mikrobiologinen laatu. Nykter (2006) on tehnyt väitöskirjan pellavan ja hampun mikrobiologisesta laadusta lämpöeristekäyttöä varten. Nykter (2006) on laatinut luettelon pellavan sienitaudeista. Suomessa pellava nykyisellä viljelylaajuudella on kuitenkin melko terve kasvilaji. Nykter (2006) on tutkinut pellavassa kukinnossa/siemenkodassa ja alemmassa osassa esiintyviä sienien ja bakteerien määriä kasvukauden eri aikoina vuosina 2001 ja Sekä sienien että bakteerien määrä kasvaa sekä pellavan latvaosassa että varressa kasvukauden loppua kohden. Nykter (2006) on tutkinut myös korjuuajan kohdan vaikutusta pellavan sienten ja bakteerien määriin. Hän tutki siementen ja bakteerien määriä syksyllä 2002 ja keväällä 2003 pellavan varsista pellolla, varsista kuivauksen jälkeen ja kuidusta fraktioinnin jälkeen. Eniten sieniä ja bakteereita oli pellolta otetuissa näytteissä ja vähiten fraktioiduissa kuitunäytteissä. Keväällä otetuissa näytteissä oli vähemmän sekä sieniä että bakteereita kuin syksyllä otetuissa näytteissä. Tuloksen mukaan pellavan korjuu keväällä talviliotuksen jälkeen on mikrobiologisesti parempi menetelmä Suomessa kuin syyskorjuu. Tulos on siinä mielessä tietysti puutteellinen, että tuloksia on vain yhdeltä vuodelta Öljy- ja kuitupellavan sadon korjaaminen Öljypellavasta halutaan saada hyvä siemensato. Öljypellavalajikkeiden myöhäisyys vaikuttaa siihen, että öljypellavan puinti tapahtuu varsin myöhään yleensä syys- lokakuun vaihteessa. Pellavan siemenkota on hyvin suljettu. Kypsä siemen helisee siemenkodan sisässä ravistettaessa. Öljypellavan puinti on melko vaikeaa viljoihin verrattuna. Öljypellavan on oltava hyvin kuivaa ennen kuin sen voi puida. Kuivuminen kestää pidempään kuin viljoilla suljetun siemenkodan vuoksi. Puintiin vaaditaan useamman päivän poutajakso. Puinti on vaikeaa myös varren sitkeyden takia. Pellavan varren leikkaaminen on vaikeaa ja puimurin terien on oltava hyvässä kunnossa. Parhaiten pellavan voi puida pitkään sänkeen leikkaamalla sen siemenkotien alapuolelta. Pellavan varsien kietoutuminen leikkuupöydän ja syöttökoneiston liikkuviin osiin voi aiheuttaa ongelmia. Niitä voidaan estää vaihtamalla laonnostokelan teräspiikkien muovisiin ja leikuupöydän ja kolakuljettimen pohjan ja

63 61 syöttöruuvin pinnoittamisella teflonilla (Kangas 2007). Pellavan varsisadon korjaaminen edellyttää, että varret jätetään silppuamatta. Varsisadon korjaamiseen syksyllä vaaditaan poutaa. Ne voi kuitenkin korjata myös seuraavana keväänä kevätkuivien aikaan. Helsingin yliopistossa on tehty tutkimusta öljypellavan kevätkorjuusta (Pasila 2004). Pasila (2004) on kehittänyt menetelmän, jolla sekä siemen- että varsisato saadaan korjattua. Öljypellavan voi viljellä niin, että sen siemensato puidaan syksyllä pitkään sänkeen ja varsisato korjataan vasta keväällä. Varsisato jää jonkin verran pienemmäksi kevätkorjuussa (Taulukko 12). Tällöin varsisato likoaa talvella ja erillistä liotusta kuidun erottamiseen ei tarvita. Helmi öljypellavalla kevätkorjuussa varsisadon hävikki on ollut 27 % ja kuitupellava Vikingin vastaava hävikki on ollut 22 %. Viking kuitupellavan kuitupitoisuus on ollut suurempi keväällä (17 32 %) kuin syksyllä (8-16 %) korjattuna. Keväällä varsisadon saa korjattua kuivissa hyvissä olosuhteissa, kun taas syksyllä varsisatoa ei yleensä saa korjattua kuivana. Syksyllä, vaikka olisi hyvät ilmatkin, kastetta nousee joka yö, mikä estää kuivan varsisadon saamisen. Puidessa varren voi joko leikata lyhyemmäksi pätkäksi tai jättää leikkaamatta. Öljypellavan korjuuseen, jossa halutaan hyödyntää myös varsisato, soveltuisi hyvin ns. riipijäpöytä, joka riipii siemenet kasvista ja jättää varren kokonaisena pystyyn, minkä jälkeen varsisadon voi korjata haluamallaan tavalla. Puimuriin kiinnitettäviä riipijäpöytiä valmistaa ja markkinoi Euroopassa Shelbourne yhtiö ( Riipijäpöytä vähentää puimurin energian tarvetta ja tekee puinnista energiatehokkaampaa ja taloudellisesti kannattavampaa. Lisäksi riipijäpöytä estää piensiemenisillä kasveilla siementen varisemisen ja parantaa siten satotulosta. Kuitupellava, jos sitä viljellään tekstiiliteollisuutta varten, korjataan erityisellä nyhtökoneella. Nyhtökone nyhtää pellavan juurineen maasta ja kääntää sen pellolle yhdensuuntaisesti. Jos liotus tehdään pellolla, tarvitaan erityinen pellavan kääntökone, joka kääntää pellavaluo on toisin päin, jolloin kaste pääsee liottamaan pellavan varsia vuoroin toiselta vuoroin toiselta puolen luokoa. Nyhdetty ja liotettu pellava käsitellään pellavan kuidutuslaitteilla, joissa pellavan kuitu erotetaan päistäreestä. Pellavan kuidutuslaitteet ovat hyvin kalliita maksaen noin (Saksasta saatu tieto, Saastamoinen). Käytettyjä laitteita saa halvemmalla. Härkäsalmi (2008) on maininnut teoksessaan Escomatic-tilakuidutinlaitteen, jonka voi siirtää tilalta toiselle ja jolla voi kuiduttaa liotetun ja kuivatun pellavan tai hampun. Pellavan liotus on perinteisesti tapahtunut vedessä yleensä lampeen upotettuna, jolloin vedessä hajottavat mikrobit ovat hajottaneet kuitukimppujen välisen pektiinin. Joissakin maissa on käytetty myös erityisiä lämmitettäviä liotusaltaita, joihin pellavan varsiniput on upotettu. Pellavan kuitukimppujen irrottamiseen päistäreestä ja pektiinistä voidaan käyttää myös entsyymejä (esim. pektinaasia), jotka hajottavat kuitukimppujen välisen materiaalin. Kuidun erottamiseen on kehitetty Suomessa myös patentoitu mikrobiologinen menetelmä (Härkäsalmi ym. 2008). Pellavakuidun saa irtoamaan myös muilla kemiakaaleilla esim. NaOH liuoksella tai muurahaishapolla. NaOH käytetään perinteisesti puunjalostusteollisuudessa kuidun irrottamiseen ligniinistä Pellavan varsisadon ja kuidun käyttö Pellavan varressa on kaksi hyödynnettävää osaa: varren pintaosan kuitu ja sisäosan puumainen päistäre. Pellavan vartta, kuitua ja päistärettä voidaan käyttää seuraaviin tarkoituksiin: 1. Kuitu: pellavalanka, kankaat, tekstiilit 2. Kuitu: tiivisteet, tiivistenauhat, tilkkeet 3. Kuitu: lämpölevyt ja eristelevyt 4. Kuitu: muovikomposiitit 5. Kuitu: öljyntorjunta 6. Kuitu: lasten kestovaipat 7. Päistäre: eläinten kuivike 8. Päistäreen selluloosa: muovikomposiitit 9. Päistäre: polttoaine 10. Pellavan varsimassa: viljeltyjen sienten kasvualusta 11. Pellavan varsimassa: polttoaine

64 62 Perinteisin pellavan käyttö on rajoittunut langan ja kankaiden valmistukseen. Pellavaa käytetään edelleen asusteiden, liinavaatteiden ja sisustustekstiilien valmistukseen. Päistärettä voidaan käyttää polttoaineena ja hevosten ja muiden eläinten kuivikkeena. Pellavan siemenellä ja kokonaisella pellavan varrella on hyvä polttoarvo (Taulukko 27). Pellavaa voidaan käyttää myös sienten kasvualustana (Vilppunen 2000a). Pellavakuitu on perinteinen hirsirakentamisessa käytetty tiivisteaine, rive. Pellavakuidusta valmistetaan tiivistenauhoja ja muita tiivisteitä rakentamiseen. Pellavaa voidaan käyttää hyvän imukykynsä vuoksi myös nesteiden esim. öljyn keräämiseen öljyntorjunnassa vesistöissä (Kymäläinen ym. 2000). Pellavakuidusta voidaan valmistaa myös lämmön eristelevyjä. Kymäläinen (2004) on väitellyt pellava- ja hamppukuidun laadun vaikutuksesta eristemateriaalien valmistuksessa. Uudempana käyttömuotona on tullut pellavan käyttö muoviin komposiittituotannossa. Komposiitteja käytetään nykyään lujuutta ja myös keveyttä vaativissa rakenteissa etenkin autoteollisuudessa autojen puskureissa ja sivupelleissä ja jopa lentokoneteollisuudessa sekä säänkestävinä etenkin puutarhahuonekalujen valmistuksessa. Pellavan käyttöä komposiittien raakaaineena ovat Suomessa tutkineet mm. Pasila (2004) ja Vilppunen (2000). Pellavakuitua myydään sekä pitkänä kuituna että lyhyempänä jätekuituna. Kuidun hinta määräytyy kansainvälisten markkinoiden mukaan. Pitkän pellavakuidun hinta on yleensä vähän yli 1 /kg. Taulukko 27. Keväällä 2009 puidun öljypellavan varsi- ja siemensadon lämpöarvomäärityksen tulokset joihinkin muihin energialähteisiin verrattuna (Saastamoinen 2009) Biomassa/ Energialähde/ Analyysi ja yksikkö Öljypellava varsimassa puinti: kevät 2009 (a) Öljypellava siemen puinti: kevät 2009 (a) Rypsin olki syksy 2005 (b) Viljan olki (c) Raakaöljy (d) Puupelletti (d) Kokonaiskosteus, m- % 9,2 6,5 18,1 20 Analyysikosteus, m- % 6,8 4,3 Esikäsittely, jauhatus tehty tehty polttoaineelle Tuhka 550 C, vedetön, m-% 9,1 5,0 3,9 Elementaarianalyysi, CHN tehty tehty Hiili, C vedetön, m- % 45,9 61,0 Vety, H vedetön, m- % 5,6 8,2 Typpi, N vedetön, m- % 1,2 3,9 Rikki, S vedetön, m- % 0,12 0,27 0,12 Kalorimetrinen lämpöarvo, vedetön, MJ/kg 18,76 28,65 18,87 41,87 16,92 Tehollinen lämpöarvo, vedetön, MJ/kg 17,54 26,86 Tehollinen lämpöarvo, saapumistila, MJ/kg 15,71 24,96 Päästökerroin, vedetön, t CO2/TJ 95,9 83,3 Päästökerroin, saapumistila, t CO2/TJ 97,3 83,8 Kalorinen lämpöarvo Energia, MWh/tn 5,21 7,96 5,24 3,8 11,63 4,70 (a) = analyysit: Ramboll Analytics Oy (b) = analyysit: Enas Oy (Timo Kämäri, Tapani Suonperä) (c) = Uotila, L, Liukko, P. & Tolppa, R. 2007, Esiselvitys peltoenergian hyötykäytöstä Pirkanmaalla v. 2006, ProAgria Pirkanmaa, 18 p. (d) = Alakangas, E.2000: Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita 2045.

65 Hamppu Kuitu- ja öljyhamppu Suomessa on tehty varsin paljon sekä kuitu- että öljyhamppua koskevaa tutkimus- ja kehitystyötä. Hamppua koskevia väitöskirjoja on valmistunut useita (Sankari 2000, Pasila 2004, Kymäläinen 2004, Nykter 2006, Härkäsalmi 2008). Suomessa on myös tullut kauppaan öljyhamppulajike, Finola, joka on Kuopion yliopiston jalostama. Se on hyväksytty Suomen kasvilajikeluetteloon. Finolan huumausaineeksi luetun THC-(tetrahybrokannabinoidi) kannabinoidin pitoisuus on ollut joinakin vuosina hyväksytyn raja-arvon (0,2 %) yläpuolella, jolloin sen viljelystä ei ole saanut EU-tukea. Finola öljyhamppu on aikaisempi kuin kuituhamppulajikkeet, jotka eivät yleensä ehdi tehdä siementä Suomen oloissa. Vuonna 2011 Finola on hyväksytty taas Suomen ja EU:n kasvilajikeluetteloon (Lahti 2011) Hampun kylvö, kylvötiheys Hamppu on pienisiemeninen. Tuhannen siemenen paino on g. Paras kuitusaanto hampusta saadaan kylvämällä itävää siementä/m2 eli kg/ha (Kangas 2007). Kuituhampulla on tehty kylvötiheyskoe Kauhavan hamppuhankkeen toimesta Etelä-Pohjanmaan tutkimusasemalla (Taulukko 28) (Kangas 2007). Kokessa on ollut kylvömäärinä 20, 30 ja 40 kg/ha ja lajikkeet Benico ja Tiborzallas. Kuiva-ainesadot ovat olleet kg/ha syksyllä ja kg/ha keväällä. Kokeen mukaan jo 20 kg/ha kylvösiemenmäärä on antanut yhtä hyvän sadon kuin 40 kg/ha. Tukiehtojen mukainen minimikylvömäärä hampulle on 30 kg/ha. Harvassa kylvössä (alle 30 kg/ha) hampun varren paksuus on suurempi 1-3 cm ja tiheämmässä kylvössä ohuempi 0,5-1 cm (Luokkakallio 2007). Hamppu kylvetään 1.3 cm syvyyteen, poutivilla mailla voi käyttää syvempää kylvöä. Kylvö on tehtävä riittävän aikaisin. Maan pitäisi olla kuitenkin jo lämmintä (+5-10 C). Hampun kasvuaika on pitkä. Öljyhamppulajike Finola ehtii tuleentua Suomessa. Kuituhamppulajikkeet ovat niin myöhäisiä, että ne eivät ehdi tuleentua tai tehdä siementä syksyllä. Kuituhamput korjataan yleensä vasta keväällä. Taulukko 28. Kylvömäärän vaikutus kuituhampun kuiva-ainesatoon (tn/ha) vuonna (Kangas 2007) Kylvömäärä kg/ha Lajike Beniko* Lajike Beniko* Lajike Tiborzallas Lajike Tiborzallas syyskorjuu kevätkorjuu syyskorjuu kevätkorjuu 20 14,7 10,2 15,9 10, ,6 8,5 13,8 8, ,1 8,4 14,9 9,4 keskiarvo 14,1 9,0 14,9 9,4 * EU:n kasvilajikeluettlossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Maalaji ja lannoitus Hamppu menestyy kaikilla maalajeilla tiukkoja ja tiivistyneitä savia lukuunottatta (Luokkakallio 2007). Hamppu kärsii matalasta maan ph:sta (Saastamoinen 2009, havainto Finola öljyhampulla). Maan ph:n olisi hyvä olla vähintään 6, jotta sen tuottaa hyvän sadon. Hamppu tuottaa erittäin kor-

66 64 keita kuiva-ainesatoja. Se ei kuitenkaan tarvitse normaalia suurempaa lannoitusta. MTT on tutkinut Tiborzallas kuituhamppulajikkeella typpilannoitustarvetta (Kangas 2007). N-lannoitustason nostaminen 200 kg/ha 100 kilosta hehtaarille ei ole juurikaan nostanut kuituhampun kuiva-ainesatoa (Taulukko 29). Luokkakallio (2007) suosittelee kuituhampulle typpeä kg/ha, hyvissä olosuhteissa sopiva N-lannoitus kg/ha. Kuituhampun kaliumintarve on kg/ha ja fosforintarve kg/ha (Luokkakallio 2007). Öljyhampun lannoitustarve on pienempi. Finolaöljyhampulle riittää kg/ha typpeä (Luokkakallio 2007). Taulukko 29. Kuituhampun typpilannoituskokeessa saadut kuiva-ainesadot (tn/ha) kuituhamppulajikkeella Tiborzallas vuonna (Kangas 2007) Typpilannoitustaso kg/ha Kuiva-ainesato syyskorjuu tn/ha ,6 7, ,8 7, ,6 7,6 Kuiva-ainesato kevätkorjuu tn/ha Tilastollinen merkitsevyys p-arvo 0,84 0, Hampun kasvinsuojelu Voimakas- ja pitkäkasvuisena kasvina hamppu ei tarvitse rikkakasvien torjuntaa. Toistaiseksi siinä ei Suomessa ole ollut myöskään tuhohyönteisiä. Ainoa kiusa loppukesästä ovat pikkulinnut öljyhamppupellossa, koska ne syövät hampun siemeniä, jotka maistuvat niille hyvin. Tiheäkasvuissa kasvustoissa hampussa on Suomessa todettu harmaahometta. Hamppuun saattaa iskeä myös pahkahome, jos hamppua viljellään samalla lohkolla useana vuonna peräkkäin Hamppulajikkeet EU-tukiin oikeuttavat kuitu- ja öljyhamppulajikkeet hyväksytään vuosittain. Vuodelle 2011 Maaseutuvirasto eli Mavi on hyväksynyt seuraavat tukikelpoiset hamppulajikkeet kuidutukseen ja muuhun käyttöön (Anon. 2011): Beniko, Bialobrzeskie, Carmagnola, CS, Delta-405, Delta-llosa, Dioica 88, Epsilon 68, Fedora 17, Fedrina 74, Felina 32,Ferimon, Fibranova, Futura 75, Kompolti, Sandhica 23, Uso 31, Santhica 27, Finola, Chamaeleon, Red Petiole, Unico-B, Cannacomp, Lipko, Silesia, Lovrin 110, Silvana, Asso, Carma, Codimono, Denise, Fibrimor, Fibrol, Monoica, Santhica 70, Szarvasi, Tygra, Diana, Ferimon 12, KC Dora, Kompolti Hibrid TC, Tisza, Wielkopolskie ja Zenit. Kuidutukseen on vuonna 2011 hyväksytty seuraavat tukikelpoiset hamppulajikkeet (Anon. 2011): Beniko, Bialobrzeskie, Carmagnola, CS, Delta-405, Delta-Llosa, Dioica 88, Epsilon 68, Fedora 17, Fedrina 74,Felina 32, Ferimon, Fibranova, Futura 75, Kompolti, Santhica 23, Uso 31, Santhica 27, Finola, Chamaeleon, Red Petiole, Unico-B, Cannacomp, Lipko, Silesia, Lovrin 110, Silvana, Asso, Carma, Codimono, Denise, Fibrimor, Fibrol, Monoica, Santhica 70, Szarvasi, Tygra, Diana, Ferimon 12, KC Dora, Kompolti Hibrid TC, Tisza, Wielkopolskie ja Zenit. Maaseutuvirasto on hyväksynyt seuraavat lajikkeet tukikelpoisiksi öljyhampputuotantoon (Anon. 2011): Beniko, Bialobrzeskie, Carmagnola, CS, Delta-405, Delta-Llosa, Dioica 88, Epsilon 68, Fe-

67 65 dora 17, Fedrina 74,Felina 32, Ferimon, Fibranova, Futura 75, Kompolti, Santhica 23, Uso 31, Santhica 27, Finola, Chamaeleon, Red Petiole, Unico-B, Cannacomp, Lipko, Silesia, Lovrin 110, Silvana, Asso, Carma, Codimono, Denise, Fibrimor, Fibrol, Monoica, Santhica 70, Szarvasi, Tygra, Diana, Ferimon 12, KC Dora, Kompolti Hibrid TC, Tisza, Wielkopolskie ja Zenit. Näistä lajikkeista vain Finola on Suomen kasvilajikeluettelossa. Finola öljyhamppu on hyväksytty Suomen kasvilajikeluetteloon ilman virallisten lajikekokeiden suorittamista muiden koetulosten perusteella (Kangas 2011, s-postissa saatu tieto). Öljyhampputuotanto lienee suurin piirtein pelkästään Finolaa, koska muut lajikkeet ovat ilmeisesti myöhäisempiä. Finolan ongelmana on ollut välillä liian korkeaksi noussut THC kannabinoidipitoisuus. Hyväksytty raja-arvo on 0,2 %. Tänä vuonna, 2011, Finola on jälleen vuonna 2011 hyväksyttyjen lajikkeiden luettelossa ja sen viljely oikeuttaa EU-tukien saamiseen. Finola hamppua on testattu MTT:n Pohjois-Savon tutkimusasemalla vuosina 2000 ja 2001 (Taulukko 30) (Järvenranta & Virkajärvi 2002). Finola-hampun siemensato on ollut 681 kg/ha vuonna 2000 ja 1140 kg/ha vuonna Varsisadon määrä puintijätteenä määritettynä on ollut 1560 kg/ha ja 1550 kg/ha. Siemensadon laatu on hyvä. Finola-öljyhampun siemensadon laatu on hyvä. Finola öljyhamppulajike on esitetty Suomen kasvilajikeluetteloon vuonna 2002 vain näiden kahden vuoden (2000 ja 2001) Maaningalla olleiden kokeiden perusteella. Finola on ollut ennen Suomen lajikeluetteloon hyväksymistä hyväksyttynä viljelyyn Kanadassa (Kangas 2011, s-postissa saatu tieto). EU:n kasvilajikeluettelossa Finola on hyväksyttynä vain Suomen kasvilajikeluetteloon (European Comission 2011). Finola ei ole käynyt läpi Suomen virallisia lajikekokeita, joten sen koetuloksia ei löydy sieltä, mistä lajikkeiden koetulokset yleensä löytyvät. Finola on edelleen Kanadassa Saskatchewanissa yksi eniten viljellyistä siemenhampuista (Anon. Saskatchewan Agriculture and Food). Finola öljyhampun siemensadon laadusta ja käytöstä elintarvikkeena ja rehuna on paljon tietoa (Järvenranta ja Virkajärvi 2002, Callaway 2004, Callaway ym. 2005). Kuituhampun viljelystä ja lajikkeista on tehty tutkimuksia mm MTT:ssä (Sankari ja Mela 1998, Sankari 2000c), Helsingin yliopistossa (Pasila 2004) sekä maakunnissa (Kangas 2007). Pasila (2004) on saanut syksyllä korjatusta kuituhamppulajikkeesta Felina 34:stä 7100 kg/ha kuivaainesadon ja keväällä korjattuna samasta lajikkeesta 5100 kg/ha kuiva-ainetta (Taulukko 17). Syksyllä korjatun hampun kuitupitoisuus on ollut 21 % ja keväällä korjatun %. Kuitupitoisuus on kasvanut talven aikana ilmeisesti jonkin muun yhdisteen hajoamisen seurauksena. Sankari ja Mela (1998) ja Sankari (2000c) ovat tutkineet koko joukon kuituhamppulajikkeita (Taulukko 31 ja Taulukko 32). Lajikkeiden välillä on ollut melko suuria eroja sadossa, kuitusadossa ja kuitupitoisuudessa. Satoisin lajike vuonna 1996 on ollut Uniko B, joka on tuottanut satoa vuonna kg/ha ja vuonna kg/ha. Satoisin lajike koko testausajalta on ollut Novosadski, joka on tuottanut yli 7400 kg/ha kuiva-ainesatoa. Lähes yhtä satoisa on ollut Kompolti hibrid TC, joka on EU:n vuoden 2011 kasvilajikeluettelossa (European Comission 2011) ja tukikelpoinen myös Suomessa (Anon., Mavi 2011). Lajikkeiden kuitupitoisuuksissa ja kuitusadoissa on ollut eroja. Korkea kuitupitoisuus on ollut Benico, Bialobrzeskie, Kompolti hibrid TC ja Uso 31 lajikkeissa, jotka ovat vielä EU:n kasvilajikeluettelossa (European Comission 2011). Benico:n ja Uso 31:n sato ei kuitenkaan ole ollut kovin hyvä. Kompolti hibrid TC:n kuitupitoisuus on ollut hyvä ja se on tuottanut parhaan kuitusadon. Pohjanmaalla on tutkittu kuituhamppulajikkeita MTT:n Etelä-Pohjanmaan tutkimusasemalla Kauhavan hamppuhankkeen toimesta. Kuituhampun kuiva-ainesadot ovat olleet hyviä ylittäen syksyllä kg/ha ja keväällä kg/ha (Taulukko 28 ja 29).

68 66 Taulukko 30. Finola-öljyhampun taimitiheys, sato, hehtolitrapaino ja tuhannen siemen paino (keskiarvo, x ja keskihajonta, s.d.) Pohjois-Savon tutkimusasemalla sekä vertailupellon sato vuonna 2000 (Järvenranta ja Virkajärvi 2002). Kylvösiemen Taimia kpl/m2 Siemensato kg/ha Varsisato (puintijäte) kg/ha Hehtolitrapaino, kg 1000 siemenen paino, g Vuosi Peittaamaton x (s.d.) 132 (19,3) 177 (51,3) 681 (8,7) 1140 (92,8) 1560 (261) 50,4 (0,17) 53,0 (0,33) 10,9 (-) 10,7 (0,23) Peitattu x (s.d.) 154 (15,1) 204 (30,8) 733 (119) 1197 (131,1) 1550 (698) 51,1 (0,83) 53,0 (0,14) 11,2 (-) 11,1 (0,14) Vertailupelto x (s.d.) 1689 (802)

69 67 Taulukko 31. Kuituhamppulajikkeiden varsisadot vuosina 1995 ja 1996 MTT:n kokeissa (Sankari ja Mela 1998) Lajike Sato 1995 kg/ha Sato 1996 kg/ha Beniko * 5890 Bialobrzeskie * 6767 Fedora Felina Futura Kompolti Hibrid TC * Novosadski 7991 Secuieni Uniko B * Uso Uso V x Kompolti 6155 F-arvo 5,35* 5,87*** *p<0,05; ***p<0,001 * EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011) Taulukko 32. Kuituhamppulajikkeiden kuiva-ainesato-, niinikuitupitoisuus ja niinikuidun kuiva-ainesato- sekä primäärisen kuidun pitoisuus ja kuiva-ainesato Uso 11 lajikkeeseen verrattuna MTT:n lajikekokeissa vuosina (Sankari 2000c). Lajike Varsisato kg/ha kuiva-ainetta Niinikuitupitoisuus, % Niinikuitusato, kg/ha kuiva-ainetta Primäärisen kuidun pitoisuus, % Primäärisen kuidun sato kg/ha kuiva-ainetta Uso , , Beniko * , ,4-52 Bialobrzeskie * 83 3, ,3 205 Fedora , ,5-288 Felina , ,4-315 Futura , ,0-366 Kompolti b* 905 1, ,1 169 Kompolti , ,4 288 hibrid TC b* Novosadski b ,7 53 4,0 108 Secueni , ,9-516 Uniko B b* , ,0 135 Uso 31 * , ,8-97 V x T b 905 0, ,9 149 V x Kompolti b 737 4, ,6 147 b kaksikotinen lajike, muut yksikotisia * EU:n kasvilajikeluettelossa vuonna 2011 (European Comission 2011)

70 Hamppukuidun mikrobiologinen laatu Nykter (2006) on tehnyt väitöskirjan pellavan ja hampun mikrobiologisesta laadusta lämpöeristekäyttöä varten. Hän on saanut samanlaisen tuloksen hampulla kuin pellavallakin. Mikrobien, sienten ja bakteerien määrä lisääntyy hamppukasvustossa syksyä kohde. Keväällä korjatussa hampussa on vähemmän mikrobeja kuin syksyisessä kasvustossa. tulos puoltaa hampun korjaamista keväällä Hampun sadon korjuu Öljyhamppu korjataan sitten, kun siemenet ovat kypsyneet puimurilla puiden. Öljyhampulle on luonteenomaista, että siemenet kehittyvät eri aikaan kukinnon eri osissa. Yleensä puintivaiheessa Suomen oloissa osa siemenistä on vielä vihreitä, mikä aiheuttaa hamppuöljyyn korkea lehtivihreäpitoisuuden. Hamppuöljyä ei voikaan käyttää normaalin ruokaöljyn tavoin. Öljyhampun puintivaiheessa varsisto on vielä melko vihreää. Kuitu kuitenkin irtoaa öljyhampusta jo puintivaiheessa melko hyvin. Kuituhamppulajikkeet ovat hyvin myöhäisiä ja ne korjataan yleensä vasta keväällä, jolloin varsisto on lionnut talvella ja on keväällä kuivaa. Varsisto paalataan ja se voidaan kuiduttaa kuidutuslaitteilla Hamppusadon käyttö Öljyhamppu tuottaa sekä siementä että vartta. Kuituhampusta sen sijaan saadaan vain varsisato, koska lajikkeet eivät Suomessa ehdi tuottamaan siementä. Öljyhampun siemensadosta voidaan puristaa öljyä. Öljyhampun rouhe käy ruuan valmistukseen valkuaista ja kuitua sisältävänä. Kuituhampun ja öljyhampun varsisadosta saadaan hamppukuitua. Varren puumainen sisäosa, päistäre, soveltuu hyvin eläinten kuivikkeeksi. Lähinnä sitä käytetään hevosten kuivikkeena. Hamppukuidusta voidaan valmistaa lankaa, kutoa kankaita, valmistaa vaatteita ja muita tekstiilejä. Hamppukuitu soveltuu tietysti myös pellavakuidun tavoin tiivisteeksi ja tilkeaineeksi ja sitä voi käyttää komposiittien raaka-aineena. Hamppukuitu käy kutakuinkin samoihin käyttötarkoituksiin kuin pellavakuitu. Suomessa hamppukuitua ja päistärettä valmistaa Hallintaus Oy Kauhavalla. Lähdeluettelo Alakangas, E Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita Anon Faserstoffe _ Gegriffe, Eigenschaften, Bezeichnungen. Technische Textilien 26, 1: Anon Kuitupellavan ja hampun jalostustukiohjeet. Maaseutuvirasto, Mavi. 19 s. ( et/5ylvdqkkt/mavi v1-kuitupellava_ja_hamppuohje_2011.pdf) Berglund, D.R. & Zollinger, R.K Flax production in North Dakota. North Dakota State University. A p. ( Booth, I., Harwood, R.J., Wyatt, J.L & Grishanov, S A comparative study of the characteristics of fibre-flax (Linum usitatissimum). Industrial Crops and Products 20:

71 69 Brutch, N.B., Kuluzova, S.N. & Porohovina, E.A The exposure of intra-specifiv diversity of Linum usitatissimum as a basis of the development of particular flanx genetics and breeding. In: Proceedings of the Second Global Workshop, Bust Plants in the New Millenium, , Borovets, Bulgaria, p Callaway J. C Hempseed as a nutritional resource: An overview. Euphytica 140: Callaway J., Schwab U., Harvima I., Halonen P., Mykkänen O., Hyvönen P. & Järvinen T Efficacy of dietary hempseed oil in patients with atopic dermatitis. Journal of Dermatological Treatment 16: Dambroth, M. & Seehuber, R Flachs: Zuchtung und Verarbeitung. Eugen Ulmer & Co. Stuttgart, Germany. Diederichsen, A Ex situ collection of cultivated flax (Linum usitatissimum L.) and other species of the genus Linum L. Genetic Resources of Crop Evolution 54: Diederichsen, A. & Ulrich, A Variability in stem fibre content and its association with other characteristics in 1177 flax (Linum usitatissimum L.) genebank accessions. Industrial Crops and Products 30: Dimmock, J.P.R.E., Bennett, S.J., Wright, D., Edwards-Jones, G. & Harris, I.M Agronomic evaluation and performance of flax varieties for industrial fibre production. Journal of Agricultural Science 143: Easson, D.L. & Long, F.N.J The effect of time of sowing, seed rate and nitrogen level on the fibre yield and quality of flax (Linum usitatissimum L.). Irish Journal of Agricultural and Food Research 31: European Comission Common cataloque of varieties of agricultural plant species. 29/6 ( Flax Council of Canada Varieties. Varietal development in Canada. ( Focher, B Physical properties of flax fibre. Teoksessa: Sharma, H.S. & Sumere, C.F. van (toim.). The Biology and Processing of Flax. M. Publications, Belfast. pp Garner, W Textile Laboratory Manual. Volume 5: Fibers. Heywood Books, London. Gunnarson, A. Sortförsök och utsädesmängder i oljelin. Svensk Raps. 2 p. ( Haudek, H.W. & Viti, E Textilfasern. Verlag Johann L. Bondi & Sons, Wien-Perchtoldsdolf, Austria. Hurter, A. M Utilization of annual plants and agricultural residues for the production of pulp and paper. Proceedings of TAPPI Pulping Conference 1988, New Oreans, LA, USA. Book 1. p Härkäsalmi, T Runkokuituja lyhytkuitumenetelmin. Kohti pellavan ja hampun ympäristömyötäistä tuotteistamista. Bast fibres by short fibre methods towards an environmentally con-

72 70 scious productization of flax and hemp. Taideteollinen Korkeakoulu, Julkaisusarja A 90. Gummerus Kirjapaino Oy, 155 s. Härkäsalmi, T., Maijala, P., Galkin, S. Hatakka, A. & Nykter, M Method for retting, smoothening and cottonizing bast fibers, and for removal of lignin of plant origin. International patent application no PCT/FI/2009/050059, published under No. WO2009/ Järvenranta K. & Virkajärvi P Tutkimustuloksia Finola-siemenhampun (FIN-314) viljelykokeesta MTT:n Pohjois-Savon tutkimusasemalla. 7 s. Kangas, A Kuituhamppukokeet Ylistarossa Kauhavan hamppuhanke ja MTT. Powerpoint esitys. Kangas, A. & Enroth A Öljypellava. Erikoiskasvien viljely, Tieto tuottamaan 118 (toim. Keskitalo, M., Hakala, K., Peltonen, S. & Harmoinen, T.), ProAgria Maaseutukeskusten Liitto, Otavan Kirjapaino, Keuruu, ss Kangas, A., Laine, A., Niskanen, M., Salo, Y., Vuorinen, M., Jauhiainen, L., Nikander, H Virallisten lajikekokeiden tulokset MTT:n selvityksiä 105: 210 s. Verkkojulkaisu päivitetty Kangas, A. & Luokkakallio, J Kuitupellavan rikkatorjuntakokeet Posteri. Pellavamessut Kangas, A. Luokkakallio, J Flax variety trials in South Ostrobothnia Poster, September 2002 in Poznan, Poland. Kenaschuk, E.O. & Hoes, J.A Norlin flax. Canadian Journal of Plant Science 66: King, C Breeding oilseed flax for fibre, too. Top Crop Manager, Magazine. E-Newletter. ( Klemola, A., Ruunaniemi, J., Kymäläinen, H.-R. & Pehkonen, A Öljypellavan talousviljelykokeet MMTEK Julkaisuja 20, Agroteknologian laitos, Helsingin yliopisto, Yliopistopaino, Helsinki, 42 s. Kozlowski, R., Mieleniak, B. & Przepiera, A Particleboards and insulating boar on base hemp shives and hemp straw. Teoksessa: Sharma, H.S. & Sumere, C.F. van (toim.). The Biology and Processing of Flax. M. Publications, Belfast. pp Krijger, A.-K Kvävebehov i lin. 2 p. ( Kromer, K.-H., Gottshalk, H. & Beckmann, A Technisch nutzbase Leinfaser. Landtechnik 50, 6: Kuusinen, K Opetuspaketti pellavan nykyaikaisesta viljelystä ja valmistusmenetelmistä. Joensuun yliopiston täydennyskoulutuskeskuksen julkaisuja. Sarja B: Oppimateriaalia. No p. ISBN Kymäläinen, H.-R Quality of Linum usitatissimum L. (flax and linseed) and Cannabis sativa L. (fibre hemp) during the production chain of fibre raw material for thermal insulation. Academic Dissertation, University of Helsinki, ISBN , 89 p.

73 71 Kymäläinen, H.-R., Pehkonen, A., Kautto, K., Pasila, A., Sankari, H. & Tavisto, M Pellavaja hamppukuidun käyttö nesteen imeytyksessä. Pellavan monet mahdollisuudet, Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamat pellavahankkeet (toim. Järvenpää M. & Salo, R.) MTT:n julkaisusarja A, s MTT, Vammalan Kirjapaino. Lahti, T. (toim) Kasvilajikeluettelo Sortlistan, National list of plant varieties. Suomen Kasvilajiketiedote 2011:2. Elintarviketurvallisuusvirasto Evira. 60 s. Langenhove, L. van & Bruggeman, J. P Methods of fibre analyses. Teoksessa: Sharma, H. S. & Sumere, C.F. (toim.), The Biology and Processing of Flax. M Publications, Belfast pp Luostarinen, M., Reijonen, A., Mäkinen, M. & Pirkkamaa, J Öljypellavan kuidun hyödyntäminen. Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja A 45: 1-50, Vammalan kirjapaino. Mauersberger, H.R. (ed.) Matthews Textile Fibers. John Wiley & Sons, USA. Morris, W.J Fibre shape and fabric properties. Textiles 18, 1: 2-8. Needles, H.L Textile-Fibers, Dyes, Finishes, and Processes. Noyes Publications. USA. Nykter, M Microbial quality of hemp (Cannabis sativa L.) and flax (Linum usitatissimum L.) from plants for thermal insulation. Academic Dissertation, University of Helsinki, Yliopistopaino, Helsinki. 97 p. Oever, M.J.A. van den, Bas, N., Soest, L.J.M. van, Melis, C. & Dam, J.E.G. van Improved method for fibre content and quality analysis and their application to flax genetic diversity investigations. Industrial Crops and Products 18: Pahkala, K Sellua peltokasveista. Peltokasvien soveltuvuus sellun raaka-aineeksi. Lisensiaattitutkimus, Helsingin yliopisto, kasvinviljelytiede. Julkaisu No: 47, 117 s. Yliopistopaino. Pasila, A The dry-line method in bast fibre production. University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Engineering and Household Technology, Academic Dissertation, ISBN , Yliopistopaino, Helsinki, 55 p. (Väitöskirja) Peltonen, J. (toim.) Öljypellavan viljelyopas. Elintarviketeollisuusliitto ry, Öljypellavayhdistys, Forssan kirjapaino Oy, 15 s. Peltonen, S. (toim.) Peltokasvien kasvinsuojelu 2011, ProAgria Keskusten Liiton julkaisuja No 1102, Kariston Kirjapaino Oy, Hämeenlinna, 64 s. Peters, R. H Textile Chemistry. Volume I: The Chemistry of Fibres. Elsevier, Amsterdam/London/New York. Peters, R.H Textile Chemistry. Volume II: Impurities in Fibres; Purification of Fibres. Elsevier, Amsterdam. Rennebaum, H., Grimm, E., Warnstorff, K. & Diepenbrock, W Fibre quality of linseed (Linum usitatissimum L.) and the assessment of genotypes for use of fibres as a by-product. Industrial Crops and Products 16:

74 Saastamoinen, M Liiketoimintaa luonnonkuitukomposiiteista, Viljelyosios, Raportti ajalta , 14 s. Saastamoinen, M Liiketoimintaa luonnonkuitukomposiiteista, Viljelyosio, Raportti ajalta , 15 s. 72 Saastamoinen, M., Pihlava, J.-M. & Eurola M Nutritional quality of linseed and oil hemp varieties cultivated in Finland with special attention to lignan and cadmium contents. GF nd. International Symposium on Gluten-Free Cereal Products and Beverages, June 8-10, 2010, Tampere, Finland, University of Helsinki, pp Saijonkari-Pahkala, K Non-wood plants as raw material for pulp and paper. Academic Dissertation, University of Helsinki, Agricultural and Food Science 10 Supplement No p. Vammalan Kirjapaino Oy. Sankari, H Towards bast fibre production in Finland: stem and fibre yields and mechanical fibre properties of selected fibre hemp and linseed genotypes. 72 p. + [44 p.]. (Maatalouden tutkimuskeskus). Diss.: Helsinki : Helsingin yliopisto, (Väitöskirja). Sankari, H. 2000b. Linseed (Linum usitatissimum L.) cultivars and breeding lines as stem biomass producers. Journal of Agronomy & Crop Science 184: Sankari, H. 2000c. Comparison of bast fibre yield and mechanical fibre properties of hemp (Cannabis sativa L.) cultivars. Industrial Crops and Products 11: Sankari, H. & Mela, T Plant development and stem yield of non-domestic fibre hemp (Cannabis sativa L.) cultivars in long-day growth conditions in Finland. Journal of Agronomy & Crop Science 181: Salo, Y Pellavakokeet Mietoisissa. Erillinen selostus. MTT. Sharma, H.S Utilization of Flax Shieve. Teoksessa: Sharma, H.S. & Sumere, C.F. van (toim.). The Biology and Processing of Flax. M. Publications, Belfast. pp Smook, G.A Handbook of pulp & paper technologists. Angus Wilde Publications, Canada. Struik, P.C., Amaducci, S., Bullard, M.J., Stutterheim, N.C., Venturi, G. & Cromack, H.T.H Agronomy of fibre hemp (Cannabis sativa L.) in Europe. Industrial Crops and Products 11: Sundquist, J Tekstiiliraaka-aineet 1. Tampereen teknillinen korkeakoulu. Opintomoniste 31. Nandy, S. & Rowland, G.G Dual purpose flax (Linum usitatissimum L.) improvement using anatomical and molecular approaches. International Conference on Flax and Other Bast Plants, pp ISBN Tammes, T Die Genetik des Leins. Der Zuchter 2: The Textile Institute Identification of Textile Materials. Manchester, GB. TIKE Maa- ja metsätalousministeriön tietopalvelukeskuksen, TIKE:n, antamia tilastoja.

75 73 Topelius, Z Matkustus Suomessa. Ensimmäinen jakso. Suomalaisen Kirjallisuuden seuran kirjapaino, Helsinki, 108 s. Uotila, L, Liukko, P. & Tolppa, R Esiselvitys peltoenergian hyötykäytöstä Pirkanmaalla v. 2006, ProAgria Pirkanmaa, 18 s. Vilppunen, P Pellavapohjaisen kasvualaustan soveltuvuus viljelysienten kasvatukseen. Pellavan monet mahdollisuudet, Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamat pellavahankkeet (toim. Järvenpää M. & Salo, R.) MTT:n julkaisusarja A, s MTT, Vammalan Kirjapaino. Vilppunen, P Pellavalujitteiset komposiitit. Pellavan monet mahdollisuudet, Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamat pellavahankkeet (toim. Järvenpää M. & Salo, R.) MTT:n julkaisusarja A, s MTT, Vammalan Kirjapaino. Weightman, R. & Kindred, D Review of analysis of breeding and regulation of hemp and flax varieties available for growing in the UK. Final report. Project NF0530, ADAS Centre for Sustainable Crop Management. UK. 77 p.

76 74 4. Viljan olki Marketta Saastamoinen Suomessa olkea tuottavat seuraavat korsiviljalajit: kevät- ja syysvehnä, kevät- ja syysruis, ohra ja kaura sekä ruisvehnä, jota on kuitenkin hyvin vähän viljelyssä. Viljojen olkea syntyy viljan viljelyn sivutuotteena. Toistaiseksi viljan olkea on hyödynnetty varsin vähän. Jonkin verran olkea käytetään kotieläinten kuivikkeena, sieniviljelmillä kasvualustana, marja- ym. puutarhaviljelmillä katteena sekä polttoaineena. Kokoviljasäilörehun korjaamisessa myös viljan varsiosa hyödynnetään eläinten rehuna. Kokoviljasäilörehu korjataan kuitenkin jyvien taikina-asteella, jolloin korret ovat vielä osittain vihreitä ja niiden ravinnepitoisuus ruokinnassa on korkeampi. Viljojen olkitutkimusta on tehty etenkin oljen bioenergian tuotantoa, selluloosan valmistusta ja rehukäyttöä silmällä pitäen. Pahkala on tehnyt lisensiaatti- (Pahkala 1997) ja väitöskirjan (Saijonkari- Pahkala 2001) peltokasvien soveltuvuudesta selluloosan ja paperin tuotantoon. Hän on näissä tutkimuksissaan julkaissut erilaisten kuitukasvien kuidun pituus ja paksuustietoja (Osa 2, Taulukko 1). Kauran oljen kuidun pituus on µm, keskimäärin 1480 µm ja paksuus 7-24 µm, keskimäärin 13 µm (Hurter 1988). Viljan oljen kuitu on huomattavasti lyhyempää kuin pellavan ja hampun kuitu. Se on myös lyhyempää kuin havupuun kuitu. Viljojen olkea, koostumusta, prosessointia ja käyttöä koskevaa tutkimusta on varsin paljon. Viljalajien ja lajikkeiden olkisatoja ei ole kovinkaan paljon tutkittu. Olkisadon määrään vaikuttaa luonnollisesti etenkin korren pituus ja lajikkeen satoisuus yleensä. Virallisissa lajikekokeiden tuloksissa esitetään viljojen lajikkeiden pituudet vertailuina toisiinsa (Kangas ym. 2010). Viljojen oljen suurin rakennekomponentti on selluloosa, jota voidaan hyödyntää myös komposiittiteollisuudessa. Pahkala ym. (1999) ovat antaneet Taulukossa 1 olevat FAO:n tietoihin perustuvat arvot viljojen olkisadoille. Suurimmat olkisadot antaa riisi. Taulukossa annetut arvot tuskin pitävät paikkaansa Suomessa viljeltävälle kauralle, koska kauralajikkeeet ovat pitkäkortisempia kuin ohralajikkeet. Taulukko 1. Viljalajien olki- ja selluloosasadot (kuiva-aine tn/ha) (Pahkala ym. 1999) Kasvilaji Oljen kuiva-ainesato t/ha Oljen selluloosasato t/ha Vehnän olki 1 2,5 1,1 Kauran olki 1 1,6 0,7 Rukiin olki 1 2,2 1,1 Ohran olki 1 2,1 1,9 Riisin olki 2 3,0 1,2 1 FAO 2 Paavilainen ja Torgilsson 1994 Pahkala ja Kontturi (2008) ovat julkaisseet ohran biomassan ja selluloosan kertymisen ohran olkeen ja lehtimassaan (Taulukko 2). Selluloosa kehittyy ohran olkeen ja lehtiin jo varsin varhaisessa kehitysvaiheessa. Biomassa ja selluloosasato saavuttavat maksiminsa aikaisella ohralla jo heinäkuun lopussa. Sen jälkeen biomassa ja selluloosasato ovat laskeneet. Ilmeisesti viljan loppukehitysvaiheessa kasvin tuleentuessa kasvin elintoiminnot kuluttavat enemmän energiaa ja jo kertynyttä satoa kuin synnyttävät uutta satoa. Aikaisen ohran oljen ja lehdistön selluloosasadot ovat olleet kuitenkin tuleentuneessa kasvissa yli 1000 kg/ha. Tämä osa viljasadosta jää hyödyntämättä, mikäli olki kynnetään maahan.

77 75 Viljalajien välillä on jonkin verran eroja selluloosapitoisuudessa (Taulukko 3) (Hurter 1988). Eniten meikäläisistä viljalajeista eroaa riisin olki, koska sen tuhka- ja piidioksidipitoisuus ovat huomattavasti korkeampia. Selluloosasaantoon vaikuttaa paljon korjuuajankohta. Ohran oljessa selluloosasaanto nousee 36 %:sta 48 %:iin tähkimisestä täystuleentumisasteeseen siirryttäessä (Taulukko 4) (Pahkala 1997). Aikaisemmassa kehitysvaiheessa selluuntumattomien tikkujen osuus on pienempi, koska materiaali on pehmeämpää, mutta selluloosasaanto kuitenkin nousee kasvin kehityksen myötä. Selluloosan lisäksi olki sisältää paljon hemiselluloosaa (pentosaaneja), ligniiniä ja kivennäisiä. Kivennäisistä pii, Si, on vaikein selluloosan tuotannossa, koska se vaikeuttaa olkisellun valmistamista samalla prosessilla kuin puusellua valmistetaan, mikä on estänyt käytännössä olkisellun valmistusta ainakin Suomessa. Taulukko 2. Artturi-ohralajikkeen kokonaissato, olki + lehtisato, selluloosa-, hemiselluloosa-, tuhka-, glukoosi-, fruktoosi- ja sakkaroosisadot kuiva-aineena (kg/ha) vuosina 2005 ja 2006 Jokioisilla (Pahkala ja Kontturi 2008) Kehitysvaihe Korjuupäivä Ohran biomassa kg/ha Ohran olki + lehti massa kg/ha Selluloosa kg/ha Hemiselluloosa kg/ha Ligniini kg/ha Tuhka kg/ha Glukoosi kg/ha Fruktoosi kg/ha Sakkaroosi kg/ha Taulukko 3. Alfa-selluloosan, ligniinin, pentosaanien, tuhkan ja piidioksidin (SiO 2 ) pitoisuudet eri viljalajien oljessa (Hunter:in 1988 mukaan Saijonkari-Pahkala 2001) Viljalaji Alfaselluloosa % Ligniini % Pentosaanit % Tuhka % SiO 2 Vehnä Kaura Ohra Ruis ,5-4 Riisi Taulukko 4. Ohran oljen koostumus selluloosan raaka-aineena eri kehitysvaiheissa (Pahkala 1997) Kehitysvaihe Sellusaanto % Tikut % Kappaluku NaOH jäännös, g/l Tähkimisen alku v ,6 0,3 11,1 11,5 Maitotuleentunut v ,8 1,6 18,5 12,1 Täystuleentunut v ,3 2,0 19,9 12,4

78 76 Viljan eri lajikkeissa ja viljan korren eri osissa, solmuväleissä, solmuissa ja lehdissä, koostumus voi olla erilainen (Kuva 1). Tästä on tutkimustuloksia ainakin vehnälajikkeista (Taulukko 5) (Anon. 1997). Lajikkeiden välillä on melko suuria eroja esimerkiksi selluloosan määrässä solmuväleissä. Cashup lajikkeen somuväleissä korkea selluloosamäärä (48,3 %) on ollut yhdistyneenä matalaan hemiselluloosapitoisuuteen (20,4 %) muihin lajikkeisiin verrattuna. Lajikkeiden solmuissa on ollut matalammat ligniinipitoisuudet kuin solmuväleissä ja lehdissä. Korkeimmat tuhkapitoisuudet ovat olleet solmuissa ja lehdissä ja matalimmat tuhkapitoisuudet solmuväleissä. Tutkitut yhdisteet ovat käsittäneet 93,2 98,5 % solmuväleissä, sen sijaan solmuissa ja lehdissä on myös muita yhdisteitä, joita ei ole tässä tutkimuksessa määritetty (esim. rasvaa, proteiinia, tärkkelystä). Suomessa kasvatetussa viljan oljessa NaOH-keitossa sellusaanto on ollut korkea: ohrassa ja rukiissa yli 48 %, kaurassa yli 42 % ja vehnässä yli 43 % (Taulukko 6). Tikkujen määrä on ollut alin kaurassa alle 1 % ja muissa viljoissa yli 2 %. Rukiin keskikuitupituus on ollut 0,9 mm ja kauran 0,8 mm. Viljojen olki kuuluu kuidun pituuden puolesta lyhytkuituisiin kasveihin, minkä vuoksi niitä onkin tutkittu Suomessa, koska Suomessa ei ole aina ollut riittävästi lyhytkuituista koivukuitua paperiteollisuuden tarpeisiin. Tuhkapitoisuus on ollut korkeampi ohrassa (10,03 %) ja kaurassa (9,10 %) kuin rukiissa (5,31 %) ja vehnässä (5,41 %). Typpipitoisuus on ollut kaikissa viljoissa matala, kaurassa hiukan korkeampi (0,96 %) ja ohrassa matalin (0,33 %). Typpipitoisuus lähinnä kuvastaa oljen tuleentumisastetta. Mitä tuleentuneempi olki on, sitä matalampi typpipitoisuus on. Kuva 1. Vehnä ( Taulukko 5. Vehnän 6 lajikkeen korren solmuvälien, solmujen ja lehtien koostumus vaihteluvälinä (maksimi ja minimiarvot) USA:ssa (Anon. 1997). Lajikkeet: Madsen, Eltan, Stephens, Levjain, Cashup ja Rod. Korren osa Selluloosa % Hemiselluloosa % Ligniini % Ekstraktiivit % Tuhka % Yhteensä % Solmuvälit 35,2 48,3 20,4 35,3 18,0 20,3 0,9-1,1 5,7 9,1 93,2 98,5 Solmut 28,7 37,8 20,9 28,7 14,4 15,8 0,6-1,1 8,6 13,1 83,4 91,5 Lehdet 23,1 32,6 26,3 33,4 19,7 24,2 2,2 4,1 8,7 15,1 83,0 102,6 Eri maiden viljojen, vehnän, rukiin, ohran, kauran, ruisvehnän ja durum-vehnän, oljen koostumuksessa on jonkin verran eroja (Taulukko 7). Italialaisen viljan oljessa on ollut korkeampi ligniini- ja tuhkapitoisuus ja vastaavasti matalampi selluloosapitoisuus kuin kanadalaisessa viljan oljessa. Erityisen merkillepantavaa on italialaisen viljan oljen korkea 6,8 7,5 % tuhkapitoisuus kanadalaisen