Pellava? Öljypellavan varsien hyötykäyttö

2015 Pellava? Öljypellavan varsien hyötykäyttö Kaija Vesanen

1 Öljypellava? Öljypellavan varsien hyötykäyttö Kaija Vesanen Tämä työ on tehty osana Lujitekuitukasvit hanketta, jota rahoitti Joutsenten reitti Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelmasta 2007-2013 ISBN 978-952-99835-8-2 (rengaskirja) ISBN 978-952-99835-9-9 (PDF) Satafood Kehittämisyhdistys ry Huittinen 2015 Valokuvat Kaija Vesanen

2 SISÄLLYSLUETTELO Pellava? Öljypellavan varsien hyötykäyttö Tiivistelmä... 3 1. Kirjallisuuskatsaus... 4 1.1. Johdanto... 4 1.2. Pellavan viljely... 5 1.3. Öljypellavan puinti... 8 1.4. Pellavan varsien kuitukäyttö... 12 1.5. Kuitupellava... 16 1.6. Kuitu- ja öljyhamppu... 16 2. Lujitekuitukasvit hankkeessa tehty korsinäytteiden arviointi... 19 2.1. Aikaisempien näytteiden analysointi... 19 2.1.1. Pellavanäytteiden pituus ja siemenkotien määrä... 19 2.1.2. Pellavanäytteiden kuitupitoisuus... 21 2.1.3. Pellavanäytteiden kuidutustulokset... 23 2.1.4. Vetolujuudet... 24 2.2. Kesällä 2014 kerätyt näytteet... 27 2.2.1. Pellavanäytteiden korsien pituus ja sylkkyjen määrä... 27 2.2.2. Öljypellavien korsien kuitupitoisuudet... 28 2.2.3. Vetolujuusmittaukset pellavanäytteistä... 29 2.2.4. Viljan olkinäytteiden lujuusmittaukset... 31 Yhteenveto... 32 Viitteet... 32

3 Tiivistelmä Tämä selvitys on tehty Lujitekuitukasvit hankkeessa. Hanketta rahoitti Joutsenten Reitti Manner- Suomen maaseudun kehittämisohjelmasta 2007-2013. Tämän työn kirjallisuuskatsauksessa kerättiin aikaisemman kokeellisen materiaalin pohjalta tietoa siitä, miten pellavan varsien kanssa käytännössä tulisi toimia, jotta niistä saisi eristettyä pellavakuitua luonnonkuitukomposiittien valmistusta varten. Työn toinen osa on aiemmin tehdyn maatilakokeen koeruuduilta haettujen pellavanäytteiden käsittely. Koeruutujen alkuperäinen analysointisuunnitelma jäi toteutumatta syksyn 2012 sääolojen takia. Syksyllä 2012 ja keväällä 2013 koepellolta oli haettu korsinäytteitä, joista mitattiin kokonaispituus, tekninen pituus ja sylkkyjen määrä. Sastamalan koulutuskuntayhtymän (Sasky) Luonnonkuitukomposiittien oppimisympäristössä käytiin mittaamassa vetokoneella korsien lujuuksia. Myös kuitupitoisuudet ja koekuidutukset teetettiin. Sääolot tarjosivat ainutlaatuisen eri lajikkeiden vertailumahdollisuuden, jonka perusteella lajikkeita voi arvioida siementen ja kuidun tuottajina. Hankkeen aikana myös kerättiin pellavan ja viljan olkinäytteitä lujuusmittauksia varten. Vetolujuustuloksia on pellavien ohella myös kaurasta, ohrasta ja vehnästä. Raportissa on tuloksia Abacus-, Aries-, Taurus-, Heljä-, Sunrise-, Comtess-, Taurus-, Laser- ja AWöljypellavalajikkeista sekä Snaigiai-kuitupellavasta. Yli kahdenkymmenen prosentin kuitupitoisuuteen kuiva-aineesta päästiin Abacus- ja Comtess-öljypellavilla sekä Snaigiai kuitupellavalla. Comtess-lajikkeesta kuitua ei kuitenkaan kovin paljoa saada, sillä korren pituus oli vain 44,5 cm. Laser-lajikkeen kuitu kesti talven parhaiten, vähennystä oli vain 10 %, mutta ei ollut enää kovin lujaa vetokokeessa. Snaigiai-lajikkeella talven vaikutus näkyi, kuitu oli talven jälkeen selvästi korresta irronnutta. Snaigiai myös kesti talven lakoontumatta. Lasesr-öljypellavassa ja Snaigiai-kuitupellavassa oli keväällä jäljellä vielä myös pitkää kuitua.

4 Pellava? Öljypellavan varsien hyötykäyttö 1. Kirjallisuuskatsaus 1.1. Johdanto Luonnonkuidut komposiittimateriaalien raaka-aineena on tämän hetken suuntaus, jonka etenemistä on auttanut auton valmistusmateriaaleja koskeva kierrätysdirektiivi. Lujitteeksi käytetään selluloosapohjaisia uusiutuvia materiaaleja. Kuitupellava on ollut Suomessakin merkittävä viljelykasvi, sitä viljeltiin ennen sotia jopa 40000 hehtaarin alalla. Pellavaa oli viljelyssä Suomessa 1940-luvulla noin 10 000 hehtaaria, josta kolmasosa oli kuitupellavaa. Pellava oli tärkeä viljelyskasvi, sillä siitä saatiin tuontia korvaavia raaka-aineita; pellavaöljyä öljymaaleihin ja pellavakuituja, aivinaa ja rohdinta kankaitten tekoon sekä tappuraa hirsiseinien tilkkeeksi. Puuvilla syrjäytti vähitellen pellavan tekstiiliteollisuuden pääraaka-aineena ja pellavan viljely lähes loppui. Vanhoja kotimaisia pellavalajikkeita ovat Martta ja Aino, jotka ovat ominaisuuksiltaan kuitu- ja öljypellavan väliltä, kuituöljypellavia (20). 1980- luvun alussa pellavaa oli viljelyssä enää runsas hehtaari (3), josta on päästy mukavasti ylöspäin, mutta jälleen on ollut menossa huolestuttava laskusuuntaus, joka kesällä 2014 kuitenkin näyttäisi pysähtyneen. Nykyisin viljellään pääasiassa öljypellavaa. Vielä 1990-luvun alussa kerrotaan, että pellavaöljyä ei käytetä elintarviketeollisuudessa, vaan se käytetään teknisiin tarkoituksiin maalien, lakkojen, tapettien, korkkimattojen, kittien ym. valmistukseen (20). Pellavaöljyssä on runsaasti linoleenihappoa, joka tekee öljystä haihtuvaa ja kuivuvaa ja siihen perustuu käyttö maaleissa. Pellavaöljyn öljykoostumuksesta sanottiin vielä tuolloin, että siinä on ravintotieteellisesti arvokasta öljyhappoa vain 15 % ja linolihappoa 17 %. Rypsiöljyn vastaavat luvut ovat öljyhappo 58 % ja linolihappo 22 %. Omega-3-rasvahappojen ja alfalinoleenihapon hyvistä puolista ei vielä puhuttu mitään. Linolihaposta on aiemmin käytetty myös nimeä pellavaöljyhappo (33). Kuumennettavaksi ruokaöljyksi pellavaöljy ei edelleenkään käy hapettumisherkkyytensä vuoksi, mutta sinällään pellavaöljyä nautitaan sen terveysvaikutusten takia. Tutkimusten mukaan pellavaöljyn käyttö vaikuttaa kolesterolitason alentumiseen, sydämen hyvinvointiin ja aivojen toimintaan. EFSA (European Food Safety Authority, Euroopan elintarviketurvallisuusvirasto) on hyväksynyt seuraavan terveysväitteen alfalinoleenihapolle: Alfalinoleenihappo (ALA) edistää veren kolesterolitason pysymistä normaalina. Edullinen vaikutus saavutetaan nauttimalla kaksi grammaa alfalinoleenihappoa, jonka saa teelusikallisesta pellavaöljyä tai ruokalusikallisesta pellavarouhetta. Lisäksi pellavaöljylle voi käyttää ravitsemusväitteitä runsaasti omega-3- rasvahappoja ja runsaasti monityydyttymätöntä rasvaa. Tyydyttymättömien rasvahappojen terveellisyyden kääntöpuolena on pellavaöljyn itsesyttyvyys, joka on muistettava ottaa huomioon käytettäessä pellavaöljyä puunsuoja-aineena. 1990-luvun alussa pellava luokiteltiin vielä

5 viherkesantokasviksi. Nykyisin se hyvänä syksynä on yksi kannattavammista viljelykasveista (21), joka on pärjännyt hyvin myös Hyvä Sato-kilpailussa. Suomessa on tehty paljon tutkimusta ja kokeiluja öljypellavan kuidun talteenotosta. Myös Sastamalan seudulla on ollut hankkeita pellavan korsimassan hyödyntämisestä. Ajatuksena on ollut saada hyötykäyttöön öljypellavan viljelyn sivutuotteena saatavaa korsimassaa. 1.2. Pellavan viljely Öljypellavayhdistys on tehnyt öljypellavan viljelystä hyvän viljelyoppaan (6). Se löytyy internetistä mm. sivulta www.hyvinvointiapellavasta.fi ja kannattaa lukea huolella ennen viljelyn aloittamista. Öljypellavan viljely sopii Suomeen, sillä viileä ilmasto nostaa pellavan öljypitoisuutta ja tyydyttymättömien rasvahappojen kokonaismäärää öljyssä. Viljelijä voi parantaa sadon laatua kylvämällä pellavan mahdollisimman aikaisin ja lannoittamalla niukasti, sillä pellavan pitäisi olla kokonaan tuleentunutta puintiaikaan. Aikainen kylvö on tärkeätä pellavan pitkän kasvuajan ja heikon poudankestävyyden takia. Harvaan kylvetty pellava haaroittuu tiheästi kylvettyä runsaammin ja tuleentuu myöhemmin. Osaksi tuleentumattoman sadon laatu on heikompi, sillä raakojen siementen sisältämä lehtivihreä siirtyy öljyyn (20). Öljypellavan viljelyala oli vuonna 2010 2567 hehtaaria, josta on menty vuosittain alaspäin. Tämän vuoden (2014) viljelyala on 1534 hehtaaria (taulukko 1). Taulukko 1. Öljypellavalajikkeitten viljelyalat vuosina 2010 2014 (22). 2010 2011 2012 2013 2014 Helmi 1148 510 435 317 437 Laser 596 580 365 203 431 Heljä 419 290 85 107 144 Abacus 187 172 210 187 297 Sunrise 74 184 146 92 88 Comtess 4 38 24 34 81 Muu tukikelp. 139 26 82 12 32 Muu ei tukikelpoinen 0,2 0,24 0,05 Argos 1 Aurora 0,35 24 Lidia 0,03 Yhteensä (ha) 2567,2 1800,24 1347 953,43 1534 Taulukosta 1 näkyy, että öljypellavan viljelyn huolestuttava lasku näyttää pysähtyneen ja pellavan viljelyala on kääntynyt nousuun. Vuoden 2013 minimialasta reilusta 950 hehtaarista, on menty 61 % ylöspäin, 1534 hehtaariin. Märän syksyn 2012 kokemukset ovat unohtuneet, sen jälkeen pellava

6 on saatu puida jo kahtena syksynä hyvissä olosuhteissa. Boreal Kasvinjalostuksen vanhempi lajike, Helmi sinnittelee edelleen viljelypinta-alaltaan ykkösenä. Laser- ja Comtess-lajikkeet ovat kaksinkertaistaneet viljelyalansa vuodesta 2013. Muu tukikelpoinen saattaa kätkeä mm. Tauruksen viljelyn. Laajempaan viljelyyn on vuonna 2014 tullut myös yksi uusi lajike, Aurora (22). Laser on poistumassa kylvösiemenmarkkinoilta (30). 2000 Pellavan ja hampun viljelyalat (ha) Suomessa 1800 1600 1400 Viljelyala (ha) 1200 1000 800 600 400 200 0 Öljypellava Kuitupellava Öljyhamppu Kuituhamppu (kuid.) Vuosi 2011 1808 0 63 43 Vuosi 2012 1352,9 0,19 148,17 39,55 Kuituhamppu ( muu käyttö) Vuosi 2013 953,43 0,15 174,3 60,36 7,05 Vuosi 2014 1535,22 0,01 255,57 184,61 24,27 Vuosi 2011 Vuosi 2012 Vuosi 2013 Vuosi 2014 Kuva 1. Pellavan ja hampun viljelyalat Suomessa viime vuosina. Vuosien 2011 2012 tilastoissa kuituhampun kuidutusta ja muuta käyttöä ei ole eritelty. Kuvasta 1 havaitaan, että kuitupellavan viljely on ollut erittäin vähäistä, vain joitakin yksittäisiä pieniä kokeiluja. Öljy- ja kuituhampun viljelyala on nelinkertaistunut vuodesta 2011. Hamppuöljylle on löytynyt kysyntää ja toisaalta kuituhampun korsimassan jalostukseen on rakennettu tuotantoketjua. Kuituhamppu tarjoaa pellavaa satoisamman vaihtoehdon kuidun tuottamiseen.

7 Satakunnassa ja Pirkanmaalla oli öljyhamppua viljelyssä vuonna 2013 yhteensä 30,33 hehtaaria. Öljypellavaa oli saadun ennakkotiedon mukaan kylvetty Satakunnassa 66,89 hehtaarin ja Pirkanmaalla 64,74 hehtaarin alalle vuonna 2013. Vuonna 2014 öljypellavaa viljeltiin Satakunnassa 193,42 hehtaarin alalla ja Pirkanmaalla 103,45 hehtaarilla. Kuituhamppua kuidutukseen Satakunnassa oli 30,68 hehtaaria ja öljyhamppua 16,89 hehtaaria. Pirkanmaalla öljyhamppua kasvoi 44,99 hehtaarin alalla. Kuuituhamppua viljelleiden tilojen määrä oli alle kolme, jolloin tietoa eri saa erikseen (31). Näittenkin lukujen valossa pientä kasvua on. Taulukko 2. Kuitu- ja öljypellavan satotasot Suomessa Luostarisen (32) tutkimuksen mukaan Siemensato (kg/ha) Korsisato (kg/ha) Kuitusaanto (%) (kg) Öljypellava 1300 1500 1000 12 120 Kuitupellava 700 900 4500 20 900 Satafoodin luonnonkuitukomposiittihankkeissa teetettyjen pellavan lajikekokeiden tuloksia (33) on taulukossa 3. Pienimmät sadot saatiin kuitupellavista Martta ja Belinka, muut taulukon pellavat ovat öljypellavia. Taulukko 3. Siemensato (kg/ha), siementen öljy- ( %) ja proteiinipitoisuus (%) Satafoodin teettämissä pellavan lajikekokeissa (33). Lajike Sato (kg/ha) Öljypitoisuus (%) Proteiinipitoisuus (%) Helmi 1986 42,5 25,0 Heljä 2079 45,8 24,1 Laser 2305 45,8 20,8 Taurus 2455 45,0 23,8 Sunrise 2654 48,0 21,2 Abacus 2455 48,8 19,4 Aries 2190 44,8 25,2 Comtess 2451 44,8 22,4 Martta 1636 40,2 27,5 Belinka 1396 34,8 26,2 Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelmassa 2014 2020 isoilta maatiloilta edellytetään tilakoosta riippuen kahta tai kolmea kasvilajia. Öljypellavan viljely voisi olla yksi hyvä vaihtoehto lajivalikoiman monipuolistamiseen. Uusien erikoiskasvien viljelyn kohdalla MTT (nykyään Luke) käyttää ilmausta innovaatio (26). Erikoiskasviviljelyn mm. pellavan viljelyn todetaan sopivan viljelijälle, joka on innostunut kokeilemaan uusia lajeja, etsimään vaihtelua tilan toimintaan ja tavoittelemaan tilan tunnettavuutta. Erikoiskasvien viljelyn suurin ympäristöhyöty on maan rakenteen paraneminen viljelykierron kautta, mutta myös taloudellisilla hyötynäkökohdilla on merkitystä. Öljypellavan ja öljyhampun viljelystä saa jatkossa peltokasvipalkkion, jonka suuruus on

8 näillä näkymin 90 /ha, lopullinen määrä selviää viljelyalojen perusteella. Öljykasveille maksetaan palkkio valkuaiskasveina, aiempi 10 % viljelyalavaatimus on poistunut (27). Kuitukasveista tätä palkkiota ei saa. Öljypellavan jalostajat ovat valmiita tekemään sopimuksia noin tuhannelle lisähehtaarille (35). Viileä ilmasto tuottaa öljypellavan siemeniin korkean öljypitoisuuden ja paljon alfalinoleenihappoa, joten viljely kotimaassa tuottaa laadullisesti hyvää raaka-ainetta jatkojalostukseen. 1.3. Öljypellavan puinti Puintia on pidetty öljypellavan viljelyn kompastuskivenä. Sitä helpottaa pellavan viljely ohjeitten mukaan. Pellava on puitavissa sitten, kun kasvusto on muuttunut väriltään kullanruskeasta harmaanruskeaksi ja ruskeat, kiiltävät siemenet helisevät irrallaan kuivissa sylkyissä (20). Puintikypsyyttä voi testata hieromalla yhden kasvin koko sylkkyviuhkon kämmenten välissä, jolloin siemenet irtoavat ja erottuvat sylkystä (15). Jos siemenet eivät tartu kämmeneen, sato on puitavissa. Varresta noin kolmannes yläpäästä on ruskettunut (kuva 2). Pellavan puinti käy myös pakkasella. Pellavan siemensato on kuivattava nopeasti, jotta pilaantuminen ei alkaisi. Pellavansiementen pilaantumisnopeus kuivaamattomana on noin kahdeksankertainen ohraan verrattuna (19 ref. 11). Pellava on puitavissa sitten kun korsi katkeaa helposti, joka toisaalta merkinnee sitä, että kuitu ei enää ole kovin lujaa. Puintiterän tulee olla uusi tai varta vasten teroitettu. Pellava puidaan korkeaan sänkeen.

9 Kuva 2. Puintikypsää öljypellavaa Viljelyohjeessa (24) todetaan puinnista seuraavasti: Pellava puidaan kun kasvusto on tuleentunut ja kuiva. Pellava puidaan leikkuupuimurilla. Hyvän tuloksen kannalta oikeat säädöt ovat tärkeät. Leikkuuterän on oltava terävä ja välyksetön. Tasainen, tiheä kasvusto helpottaa puintia. Puinnin sujuminen alkaa onnistuneesta kylvöstä ja oikeanlaisesta lannoituksesta. Pellavan viljelyä pidetään vaikeana. Epäonnistumisissa lienee kuitenkin kysymys siitä, että pellavan viljelyyn ja kuitukasvin ominaisuuksiin ei ole kunnolla perehdytty etukäteen. Öljypellavan koko varsisadon puiminen leikkuupuimurilla tavanomaisella leikkuupöydällä on hankalaa syksyn kosteissa korjuuolosuhteissa (5). Pellavan ja muitten biomateriaalien liukukitka teräspeltiä vastaan kasvaa voimakkaasti kun materiaalin kosteus ylittää 35 % (kuva 3). Ilmiö johtuu

10 biomateriaalista irtoavan veden adheesiosta tiiviille pinnalle (11). Tällöin pellavan varret kietoutuvat puimurin keloihin ja akseleihin ja märät siemenet tukkivat ruuveja ja seuloja. Leikkuupöydän ja pellavan välistä suurta kitkaa voidaan vähentää käyttämällä leikkuupöydässä materiaaleja, joiden kitka-arvo on pienempi kuin teräspellin. Käytössä olevien leikkuupuimureitten ominaisuuksia voidaan parantaa asentamalla niihin pellavanpuintia helpottava lisävarustesarja; vähäkitkaista leikkuupöydän pinnoitemateriaalia, muovinen syöttöläppä ja syöttösormet. Kasvikuitueristeen tuotannon koneketju tutkimuksessa (11) neuvotaan leikkuupöytään laittamaan teflonia tai polyeteeniä, joita voidaan kiinnittää leikkuupöydän ja telojen pintaan ruuveilla levyinä, itseliimautuvana tarrana tai maalaamalla. Normaaleissa puintiolosuhteissa pellavanvarsien vihreiden osien kosteus on kokeissa ollut tyypillisesti 50-70 %. Kuva 3. Heinän ja sinimailasen kitkaominaisuudet, kitka-arvot on mitattu teräspellin päällä liu uttamalla (19 ref. 11) Pellavan puintiin kävisi myös puimuri, jossa on riipijäpöytä (16). Riipijäpöytiä valmistaa mm. Englannissa Shelbourne Reynolds Engineering Ltd, jolla on lähin edustaja Tanskassa. Laite sopii useisiin puimurimerkkeihin, mutta on melko kallis, 1-3 vuotta käytettyjen hinta Yhdysvalloissa 43 000-39 000 $ (17). Kanadassa riipijäpöytiä käytetään pellavapuimureissa (18). Öljypellavan viljelyoppaan (6) mukaan öljypellavan puinti onnistuu parhaiten kuivalla säällä iltapäivän tunteina, kun ilman kosteus on pieni ja tuuli on kuivattanut kasvuston. Pellavan viljelijöitten mukaan paras puintipäivä on kolmas perättäinen poutapäivä. Sadepäivän jälkeen tulee olla vähintäänkin yksi poutapäivä, ennen kuin sylkky (siemenkota) on valmis puintia varten. Ilman suhteellisen kosteuden tulee olla alle 80 %. Pellava kannattaa puida mahdollisimman pitkään sänkeen. Lakoontuneita pellavakasvuston kohtia ei kannata puida, siinä on riskinä saada ruokamyrkytyksiä aiheuttavia Bacillus cereus- bakteereita siementen joukkoon. Lakoontuneen

11 kohdan korsimassa ei käy myöskään pellavakuidun raaka-aineeksi, sillä siihen on saattanut iskeä harmaahome tai pahkahome, jotka hajottavat varren solukkoja ja kuidun laatu heikkenee (13). Kuitutuotantoon käytettävän pellavan korret täytyy myös saada kuivana talteen, varastokosteuden tulee olla alle 15 %. Jos kosteutta on enemmän, korret on kuivattava (5), jotta ne eivät homehdu. Suomessa toimineissa kuitupellavan käsittelylaitoksissa korjatut pyöröpaalit kuivattiin korjuun jälkeen (11). Kun öljypellava puidaan korkeaan sänkeen, on öljypellavan kuitusato heikko sekä laadultaan että määrältään (11). Kasvin latvaosissa kuitu on ohutta ja varsi haaroittunutta. Suurin osa kasvin kuitusadosta jää käyttämättä. Puinnin jälkeen pellavan varsi jää koholle niitetyn sängen päälle, joka on hyvä asia kuivumisen kannalta. Paalaaminen saattaa onnistua säitten puolesta, sillä jo puinti vaatii kuivaa ilmaa. Pellavan varsisadosta tutkimuksessa (11) laskettiin vain yhden neljäsosan kulkevan puimurin kautta. Paalaus on tehtävä pian puinnin jälkeen, sillä sade imeytyy herkästi puintikoneiston murskaamaan varteen ja sateessa varsi painuu sängen sekaan, josta sitä on vaikea paalata. Sadetilastojen perusteella MTT on laskenut olevan vain 10 12 oljen korjuupäivää vuodessa. Pellavalla lisähaastetta tuo pitkä kasvukausi, kolmannen poutapäivän odottelu, kosteat yöt ja aamukaste. Pellavan kuitu on koettu hankalaksi myös maan muokkauksen kannalta, mutta lyhytkortisen lajikkeen (esim. Comtess) valitsemalla maahan ei jää paljoa korsimassaa. Käytännössä maahan jäänyt pellavankorsi ei haittaa kevättöitä. Se saa kuivanakin vuonna riittävästi vettä, jotta kuitu hajoaa. Keväällä kuivalla ilmalla korsimassa on rapeata ja rikkoutuu helposti. Pellavan olki käy myös polttoaineeksi, sen tehollinen lämpöarvo on 18,71 MJ/kg kuiva-ainetta (34). Kuva 4. Korkeaan sänkeen puitua Sunrise - öljypellavaa syksyllä 2014. Pellavan varren pituus oli 57 cm.

12 1.4. Pellavan varsien kuitukäyttö Kuitukäyttöä varten pellavan varret on paalattava ja säilytettävä katetussa varastossa. Paalikasan peittäminen pellonreunaan ei riitä. Kostuminen hävittää pellavasta kuidun ajan mittaan. Varastointipaikan tulee olla lisäksi sellainen, että sieltä paalit saa noudettua. Pellavapaalit ovat kevyitä, silppuavalla paalaimella paalatun pellavankorren tiheys on 210 kg/m3 (28) eli pellava on tilaavievää, joka merkitsee varastointi- ja kuljetuskustannuksia. Korsimassan jatkokäsittelyn pitäisi olla lähellä viljelyaluetta. Öljypellavan varsien hyötykäyttöä on selvitetty MTT:n ja Tampereen Teknillisen korkeakoulun Vaatetustekniikan laitoksen tutkimuksessa (1). Tavoitteena oli öljypellavan varren kuidun hyödyntäminen kehruussa tai kuitukangastuotannossa. Mainitaanpa selvityksessä jo myös öljypellavakuitupohjaiset komposiitit. Komposiittikäytössä pellavan eduiksi sanotaan lujuus (myös poikittais- ja solmulujuus), venymättömyys ja sulamattomuus. Lisäksi sillä sanotaan olevan hyvä tarttumiskyky sitovaan komponenttiin. Pellavaa ajateltiin hyödynnettävän muovikomposiiteissa kuituna ja kuitukankaana, lankana ja naruna, kudottuna kankaana ja punoksena. Puhdistusasteen ei välttämättä tarvitsisi olla kaikissa tuotteissa korkea. Kuitupellavalla kuitusato vaihtelee välillä 800 1200 kg/ha. Öljypellavalla se on 100 250 kg/ha (2). Öljypellava korjataan leikkuupuimurilla ja puinti neuvotaan tekemään pitkään sänkeen, jolloin puimuriin ei oteta lainkaan maan pinnan lähellä olevaa kosteampaa kortta. Samalla syntyy kuituhävikkiä, mutta korjuu on kuitenkin hoidettava päätuotteen ehdoilla. Kuitupellava korjataan nyhtämällä varret maasta juurineen tai niittämällä. Lieriö- ja lautasniittokoneet sopivat kuitupellavan niittoon, kunhan kierrosnopeus on riittävän suuri ja ajonopeus alhainen. Someron seudulla laskettiin (2) olevan niin suuri öljypellavan viljelykeskittymä, että sieltä saataisiin 180 200 tonnia kuitua vuodessa (1998) ja määrän arviotiin kasvavan 250-300 tonniin vuodessa. Someron seudulla viljellään öljypellavaa Elixi Oilin tarpeisiin. Kuitupellava korjataan aikaisemmin kuin öljypellava. Tampereen teknillisen korkeakoulun (2) tutkimusten mukaan öljypellavaa ei tarvitse liottaa, vaan päistäreet saadaan niistä irti muutenkin. Puumainen aines on öljypellavan puintivaiheessa jo riittävän kovettunutta. Päistäreitten irroittamiseen tarvitaan loukutus. Siihen esitetään käytettäväksi leikkuupuimuria, jonka läpi kuivattua varsimassaa ajettaisiin useampaan kertaan. Syksyt ovat monesti sateisia ja pellavan paalaus kuivana vaikeata. Pellavapaalit suunniteltiin kuivattavan heinäkuivureilla, joita tosin kovin paljoa ei ole tai viljan lavakuivureissa, joita ei enää taida olla käytössä paljoakaan. Tässä hankkeessa tehdyssä laboratoriomitan kuidutuksessa kaikki päistäre ei kuitenkaan irronnut loukutuksessa. Kokeeseen oli kerätty öljy- ja kuitupellavan varsia myöhään sateisena syksynä 2012. Öljypellavalle kävi samanlaisesti kuin kuvan 5 Snaigiai- kuitupellavalle, syksynäytteestä kaikki päistäre ei irronnut kuidutuksessa.

13 Kuva 5. Kuidutettua Snaigiai kuitupellavaa, vasemmalla syksynäyte (10s), oikealla keväällä pellolta haettua kuitupellavaa (10k) Koska öljypellavaa ei (2) tarvitsisi liottaa lainkaan, kuidun väri olisi vesi- ja ketoliotettua kuitupellavaa vaaleampi, oljenkeltainen. Liotus heikensi öljypellavan korren lujuutta, liottamattomana se vastaisi kuitupellavan lujuutta. Kuitupituus oli lyhempi kuin kuitupellavalla, suurin osa välillä 70 130 mm. Liottamattoman kuidun väri oli tasaisempi kuin liotetun. Öljypellavan korret tulisi loukuttaa, puhdistaa ja alkuavata viljelyalueella, jotta säästettäisiin kuljetuskustannuksissa. Korsien silppuamiseen ja kuitujen katkomiseen ei nähty mitään syytä. Päistäreitten käyttösovelluksiksi esitetään kompostointi mullaksi tai käyttö briketteinä polttoaineeksi. Kustannussyistä päistäreitä ei voisi kuljettaa pitkälle, toisaalta tällä hetkellä Suomeen tuodaan Ranskasta pellavan päistärettä hevosten kuivikkeeksi. Tavoitteena tutkimuksessa oli kuitukankaan, narun ja langan valmistus. Tässä työssä tehdyssä selvityksessä syksyllä kerätyt öljypellavan korret olivat kuitenkin kuitupellavaa hauraampia vetolujuuskokeessa. Keväällä ero ei ollut enää suuri, johtuen ehkä kuitupellavan varren kuitujen irtoamisesta talven vaikutuksesta. Kuitujen liotusprosessin sanotaan nostavan kuitujen vetolujuutta- ja jäykkyyttä, mutta elastisuus ja venymä pienenevät (23). Ketoliotetut kuidut absorboivat vähemmän vettä kuin mekaanisesti erotetut. Ketoliotuksen haittapuoli on säätilan vaihtelut, jotka johtavat kuitujen ladun vaihteluun. EU:n alueella ei ympäristön saastumisen takia ole käytössä kylmävesiliotus, jossa anaerobiset bakteerit hajottavat pektiiniä suurissa vesisäiliöissä. Prosessilla sanotaan saatavan hyvälaatuisia kuituja. Myös entsyymiliotus tuottaa korkealaatuista kuitua, mutta haittapuolena on menetelmän kalleus.

14 Uuden pellavakirjan (3) mukaan öljypellavan kortta käytetään paperiteollisuudessa raaka-aineena. Korsi on puintiaikaan jo niin puumainen, että kuitu ei kelpaa kehruuteollisuuteen. Öljypellavan arvioitiin olevan tärkeä kuitulähde paperiteollisuudelle. Öljypellavan kuidun sanotaan olevan loukutettuna parempi kuitu kuin kuitupellavan kuitu. Öljypellavan kuitua käytetään esim. seteli- ja savukepaperin valmistuksessa. Suomessa öljypellavaa käytti Tervakosken paperitehdas, jonne raaka-ainetta tuotiin Kanadasta noin 2 200 tonnia vuodessa. Runkokuituja lyhytkuitumenetelmin kohti pellavan ja hampun ympäristömyötäistä tuotteistamista -kirjassa (4) öljypellavan eduksi kuituraaka-aineena nähdään lähtöaineen laadun tasaisuus, koska pellavan korjuu tehdään vasta kun suurin osa kasvustosta on tuleentunutta. Sen sanotaan mahdollistavan pellavan korsien mekaanisen käsittelyn jo pelloilla, jolloin suuri osa päistäreestä jäisi peltoon. Korsien kuivumista (4) edistää korsien silppuaminen puinnin yhteydessä. Siinä puumainen osa rikotaan katkomatta kuituja. Pellavan puinti pitkään sänkeen auttaa sängen päällä olevan karhon kuivumista. Vaarana on kuitenkin sää, sateessa korret painuvat maahan ja korsien kuitu alkaa lahota. Korret tulisi korjata mahdollisimman nopeasti puinnin jälkeen. Lyhytkuitumenetelmän etuna sanotaan olevan se, että korjuu voidaan tehdä tavanomaisilla maatalouskoneilla. Eri pelloilta sanotaan saatavan hyvin saman laatuista kuitua, koska korjuuaika määritellään siementen kypsymisen mukaan. Vaikeutena pellavan viljelyssä pohditaan ilmastonmuutoksen vaikutusta kasvuajan ja korjuukauden sääoloihin(4). Syksyllä 2012 öljypellavia oli puimatta vielä marraskuun alussa. Normaalivuonna öljypellava puidaan syyskuussa tai lokakuun alussa. Pellavan kasvun vaatima lämpösumma on noin 1450 C (3). Syksyllä 2012 noin puolet öljypellavasta saattoi jäädä puimatta märkyyden takia. Myös Runkokuituja lyhytkuitumenetelmin - kirjassa (4) esitetään, että öljypellavan kuitufraktio voidaan erottaa mekaanisesti ennen liotusta, koska suurin osa kasveista on tuleentuneita. Kuitujen paksuussuuntainen kasvu voimistuu kukinnan jälkeen, tällöin kuitukimppuja yhdessä pitävät sidokset heikentyvät. Kuitukimppujen hajottamista peruskuiduiksi sanotaan cottonisoinniksi. Tekemällä kuidutus ennen liotusta pienennetään käsiteltävän kasvimassan määrää, joka vaikuttaa veden, kemikaalien ja kuivauksen tarpeeseen. Peruskuiduksi hajonneen öljypellavan kuidun sanotaan olevan valmista raaka-ainetta kuitukangasteollisuudelle ja langanvalmistukseen. Cottonisoinnissa kuituraaka-aineesta poistuu vaha-aineita, pektiiniä, pölyä ja ligniiniä. Cottonisointiin on kehitetty useita menetelmiä mm. Fusart, entsymaattisia ja kemiallisia liotusmentelmiä sekä Dry- line termoliotus. Helsingin yliopistossa kehitetyssä Dry- line menetelmässä (5) syksyllä korjataan pellavan kuivassa latvaosassa olevat siemenet ja vasta keväällä korjataan pystyliotetut varret, jolloin kuivatustarve on pieni. Kevätkorjuussa hyödynnetään kuivan materiaalin alhaiset kitka-arvot ja varsien prosessoinnissa termoliotuksen valmiiksi irrottamat kuidut. Dry- line menetelmässä olkimassaa käsiteltiin olemassa olevilla heinänkorjuukoneilla; tarkkuussilppurilla tai niittomurskaimella ja pyöröpaalainmella sekä olkimyllyllä ja vasaramyllyllä. Vasaramyllyssä kuitumassa jauhaantuu lyhyeksi ja sisältää runsaasti erotettavissa olevaa päistärettä. Tärytykseen tai

15 pyörimisliikkeeseen perustuvilla seulontamenetelmillä saadaan poistettua jopa 50 % päistäreistä. Varsiston kevätkorjuu näyttää selvityksen (5) mukaan ainoalta mahdollisuudelta alentaa raaka-aineen hinta kilpailukykyiselle tasolle. Valmistettu tuote on rakenteeltaan tappuramaista lyhyttä kuitua. Tappura on pellavan aivinaa ja rohdinta lyhempi jätekuitu (7). Dry line menetelmä (9) käy vain pohjoisissa oloissa, joissa mikrobit eivät ankaran talven ansioista tuhoa kuitusatoa, mutta kaikki talvet eivät ole ankaria. Kun pellavan varsisato korjataan syksyn sijaan vasta seuraavana keväänä, kuivausta ei tarvita lainkaan. Lisäksi kevätkorjuu helpottaa prosessointia. Kuitukasvien esikäsittelylaitteistoksi tässä selvityksessä esitetään paalinpurkaja, vasaramylly, sykloni ja rumpuerottelija. Pellavan varsien kuivauskustannukset syksyllä ovat melko korkeat ja kuituhampun kuivaaminen taloudellisesti mahdotonta. Dry line menetelmä on alun perin kehitetty ruokohelven korjuuseen, mutta sitä on sovellettu myös pellavan ja kuituhampun (11) tutkimuksessa. Kymäläisen (8) mukaan pelkkä mekaaninen käsittely ei riitä irrottamaan kuitua syksyllä korjatusta korresta, vaan lisäksi tarvitaan biologis-kemiallinen vaikutus joka saadaan aikaan joko korsia liottamalla tai Dry line-menetelmässä talven vaikutuksesta. Dry line menetelmän mukainen lyhyen kuidun tuotantomalli on seuraava: viljely, siementen puinti pitkään sänkeen, talven liotusja kuivausvaikutus, korsien leikkaaminen ja osittainen murskaaminen esim. lautasniittokoneella sekä paalaus. Jalostusvaiheessa korret pätkitään, silputaan, jauhetaan silputut korret, erotetaan kuitu ja päistäre erottelurummulla. Lopuksi päistäre puhdistetaan ja lajitellaan. Vilppusen (10) tutkimuksissa pellava yliliotettiin peruskuiduksi asti. Peruskuiduilla sanotaan Vilppusen tutkimuksessa olevan kolminkertainen lujuus verrattuna kuitukimpun vastaavaan lujuuteen. Lisäksi peruskuidun pituus/halkaisijasuhteen sanotaan olevan parempi kuidun prosessoimiseksi muovimatriisiin. Pellavan kemiallista kuidutusta on selvitetty Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa. Ruiskuvalumenetelmällä tuotettavan komposiitin tekoon saadaan pellavakuitua seuraavalla prosessilla: mekaanisesti puhdistetun kuidun katkominen alle 1 senttimetrin pituuteen, lipeä tai vesikeitto yli 100 C:n lämpötilassa, mahdollisesti peroksidivalkaisu, vesipesu, kuivaus ja karstaus tai jokin muu lievä mekaaninen käsittely. Lipeäkeittoa käytetään myös pellavan kuitupitoisuuden määrityksessä. Komposiittikäyttöä varten pellavan peruskuidut pitäisi erotella toisistaan (23) ja käsitellä kemiallisesti. VTT:llä Jyväskylässä on valmistettu pellavasta vesi- ja vaahtorainaamalla arkkeja komposiittien lujitteeksi. Pellavakuitua kokeiltiin pitkänä sekä viiden ja kahdeksan millimetrin pätkiksi katkottuina. Vesirainauksessa käytettiin 0,32 % sakeutta ja vaahtorainauksessa 0,8 % sakeutta. Arkit tehtiin arkkimuotilla, jossa massa imettiin alipaineen (-50 kpa) avulla tiiviiksi rakenteeksi, märät arkit puristetiin 3,5 bar paineessa viisi minuuttia ja kuivattiin levyillä vakioiduissa olosuhteissa. Vaahtorainauksella arkkeihin saatiin vesirainausta tasaisempi profiili. Valmistettujen pellava-arkien lujuus oli hyvin alhainen. Arkit käytettiin alipainefuusiolla valmistettuihin kerrosrakenteisiin luonnonkuitukomposiitteihin. Vetotestit tehtiin valmiista komposiitista tehdyillä vetokoesauvoilla käyttäen 100 kn voima-anturia. Kappaleet vedetiin

16 murtoon asti vetonopeudella 2 mm/min. Maksimikuormitukseksi saatiin 2,7 3,0 kn, vastaava luku mäntysellustaa valmistetulle komposiitille oli 3,4 kn (23). Pellavakuidun ja päistäreen erottamiseen toisistaan jo pellolla on olemassa koneita, mutta niiden toimivuudesta Suomen korjuuoloissa ei ole tietoa (11). Kun pellavan korsien käsittelyyn käytetään heinän tai oljen käsittelyyn tarkoitettuja laitteita, saattaa muodostua työturvallisuusriskejä pellavan korsien lujuuden takia (11). Ongelmaksi voi tulla kuitujen kietoutuminen ja niiden lujuudesta johtuvat toimintahäiriöt. Esim. kevyen vasaramyllyn tukkeutuminen pysäytti myllyn roottorin niin nopeasti, että vasarat iskeytyivät rajoittimia vasten, murtuivat ja sinkoutuivat ulos myllyn syöttöaukosta. Samoin kävi tehokkaammalle vasaramyllylle. Lisäksi riskinä on käsiteltävän materiaalin syttyminen, joka tuli ilmi levymyllyä käytettäessä. Levymyllykokeilut lopetettiin palovaarallisina. Herkkiä syttymään olivat kohdat, joissa varsien mukana oli vielä öljypitoisia pellavan siemeniä (11). Vasaramyllyä voidaan käyttää myös liottamattoman pellavan kuidutukseen (28). 1.5. Kuitupellava Olisiko kuitupellava sittenkin öljypellavaa parempi vaihtoehto luonnonkuitukomposiitin raakaaineeksi? Kuitupellavan tuotantojärjestelmä -raportissa (14) kuitupellavan kuidun laatua kuvataan erittäin hyväksi, kombipellavan sanotaan olevan hyvä, mutta, öljypellavan kuidun laatua pidetään huonona. Perusteita ei kuitenkaan esitetä. Kombipellava on kuitu- ja öljypellavan välimuoto, kuituöljypellava. Kuitupellavalla kuitusato vaihtelee välillä 800 1200 kg/ha. Öljypellavalla se on 100 250 kg/ha (2). Kuitupellava korjataan nyhtämällä varret maasta juurineen tai niittämällä. Näissä kokeissa öljypellava meni talven aikana lakoon, mutta kuitupellava pysyi pystyssä. Keväällä korjattu kuitupellava saattaisi olla yksi vaihtoehto kuituraaka-aineeksi. Kuitu näytti irtoavan korsista helposti. 1.6. Kuitu- ja öljyhamppu Erikoiskasvien viljely kirjan (12) mukaan kuituhampun korjuu ajoittuu syksyllä niin myöhään, että varastointikelpoisen sadon saanti on hyvin hankalaa. Siksi kuituhamppu korjataankin Suomessa keväällä. Finola-öljyhamppulajikkeesta puidaan siemenet jo syksyllä syys-lokakuussa pitkään sänkeen ja olkimassa voidaan korjata keväällä. Kuituhampulla kevätkorjuu alkaa lumien sulettua kun maa on vielä roudassa ja kasvusto kevätauringon kuivattama. Seuraava korjuuaika on juuri ennen kevätkylvöjä, kun maa on kuivahtanut muokkauskuntoon ja viimeisin korjuumahdollisuus kesäkuun alussa. Talven aikana kasvusto pakkaslikoaa eli hampun korsirakenne rikkoutuu ja kuitu

17 irtoaa. Kasvusto saadaan niitettyä sormipalkki- tai lautasniittokoneella karholle. Kasvuston voi korjata myös ilman niittoa jyräämällä ja karhottamalla. Hamppukasvusto kuivahtaa nopeasti ja on korjattavissa päivän poudan jälkeen. Hamppupaalit varastoidaan ladossa, koska ne imevät herkästi kosteutta. Varastointikosteus on korkeintaan 15 %. Kuvassa 6 keväällä korjattua öljyhampun olkea, jossa kuitu ja päistäre ovat jo irrallaan. Kuva 6. Keväällä paalattua Finola-öljyhampun olkea Kuitu- ja öljyhampun viljely Suomessa on ollut vähäistä (kuva 1), mutta kiinnostus hamppuöljyyn ja hamppukuituun on kasvanut viime vuosina. Kuituhampun sopimusviljelyä on aloiteltu ja kuidutus siirrettävällä laitteistolla lienee alkamassa. Kuituhampun kuiva-ainesato on 6-10 tonnia hehtaarilta eli huomattavasti enemmän mitä pellavia kasvatettaessa saadaan (29). Myös kuituhampun päistäreosalle on kehitetty käyttösovelluksia. Näyttää siltä, että kuitukäyttöön kannattaisi viljellä kuituhamppua eikä ajatella saatavan raaka-ainetta pellava- tai hamppuöljyn raaka-ainetuotannon sivutuotteena.

18 Kuva 7. Elokuista rehevää kuituhamppukasvustoa kesällä 2014 Eurajoella Ruotsalaista kuituhampun korjuuta kuvataan seuraavilla videoilla. Kevätkorjuussa hampun kaato ja paalaus tapahtuvat samalla kerralla. https://www.youtube.com/watch?v=gniv29lr7y8 https://www.youtube.com/watch?v=ihlz1eykvpw

19 2. Lujitekuitukasvit hankkeessa tehty korsinäytteiden arviointi 2.1. Aikaisempien näytteiden analysointi Lujitekuitukasvit hankkeessa analysoitiin aikaisemman hankkeen toimesta tehdystä maatilakokeesta haettuja pellavanäytteitä. Kokeen alkuperäinen analysointisuunnitelma jäi toteuttamatta syksyn 2012 sateiden takia. Syksyllä 2012 ja keväällä 2013 koepellolta oli haettu korsinäytteitä, joista mitattiin kokonaispituus, tekninen pituus ja sylkkyjen määrä. Sastamalan koulutuskuntayhtymän Luonnonkuitukomposiittien oppimisympäristössä käytiin mittaamassa vetokoneella korsien lujuuksia. Myös kuitupitoisuudet ja koekuidutukset teetettiin. Sääolot tarjosivat ainutlaatuisen eri lajikkeiden vertailumahdollisuuden, jonka perusteella lajikkeita voi arvioida siementen ja kuidun tuottajina. 2.1.1. Pellavanäytteiden pituus ja siemenkotien määrä Pellavanäytteistä mitattiin kokonaispituus (kuva 8), tekninen pituus sekä sylkkyjen määrä. 90 Pellavan varsien kokonaispituus (cm) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1. Abacus 2. Abacus 3. Aries 4. Taurus 5. Heljä 6. Sunrise 7. 8. Laser 9. Laser Comtess (0) 10. Snaigiai Kuva 8. Maatilakokeen pellavanäytteiden kokonaispituudet, näytteet syksy 2012

20 Kuvasta 8 nähdään, että lähes kaikkien öljypellavien kokonaispituus tällä kasvupaikalla oli 50 60 senttimetriä, vain Comtess ja lannoittamaton Laser jäivät alle viisikymmensenttisiksi. Pisin öljypellavalajike oli Taurus, mutta erot ovat muutaman senttimetrin sisällä. Kuitusadon tuottajina kaikkien lajikkeitten Comtessia lukuunottamatta voi ajatella korrenpituuden perusteella olevan suunnilleen samanlaisia. Jos sänkeä jätetään kaksikymmentä senttimetriä, korjattavaa olkisatoa on reilu puolet korren pituudesta. Abacus-, Aries- Taurus-, Heljä- ja Sunrise-lajikkeiden tekniset pituudet olivat noin 40 senttimetriä. Comtess ja Laser-lajikkeiden tekninen pituus oli pienempi, reilut 30 cm. Kuitupellava Snaigiai oli myös tekniseltä pituudeltaan pidempi, viisikymmensenttinen. 12 Sylkkyjen määrä pellavissa (kpl/kasvi) 10 8 6 4 2 0 1. Abacus 2. Abacus 3. Aries 4. Taurus 5. Heljä 6. Sunrise 7. Comtess 8. Laser 9. Laser (0) 10. 11. Laser Snaigiai JJ 12. Taurus TS 13. Heljä TS syksy sylkkyjä (kpl) kevät pysty sylkkyjä (kpl) kevät lako sylkkyjä (kpl) Kuva 9. Eri pellavalajikkeiden sylkkyjen määrä myöhään syksyllä ja talven jälkeen seuraavana keväänä Pellavan varsissa jäljellä olevien sylkkyjen määrät laskettiin. Tulosten perusteella (kuva 9) näyttää siltä, että Sunrise ja Laser pitivät parhaiten sylkkynsä talven yli. Laserista on myös käytännön kokemus, että vielä puolet sadosta saadaan talteen keväällä. Syksyllä sylkkyjä oli eniten Tauruksessa, loput öljypellavalajikkeet olivat aika tasavertaisia. Kuvassa on myös keväällä haettujen viljelijänäytteiden tuloksia vertailuksi (näytteet 11 13). Comtess-lajikkeessa sylkkyjä oli myöhään syksyllä jäljellä vain keskimäärin 3,4 kpl/kasvi eli Comtess pitäisi päästä puimaan ajoissa. Lajike saattaa olla herkkä varistamaan sylkkynsä, sillä syksyn 2014 näytteestä niitä laskettiin 7,2 kpl/kasvi.

21 2.1.2. Pellavanäytteiden kuitupitoisuus Keväällä pellavista kerättiin näytteitä sekä pystyssä olevasta että lakoon menneestä pellavasta (kuva 10). Edellisen syksyn näytteet ovat pystypellavasta myöhään syksyllä. Näytteiden kuidun määrä mitattiin keittämällä näytteitä laimeassa lipeäliuoksessa. l Kuva 10. Keväinen pellavamaa, pystyssä Snaigiai, ympärillä lakoista Laser-öljypellavaa

22 35 Pellavanäytteiden kuitupitoisuus (% kuiva-aineesta) 30 25 20 15 10 5 0 1. Abacus 2. Abacus 3. Aries 4. Taurus 5. Heljä 6. Sunrise 7. Comtess 8. Laser 9. Laser (0) 10. Snaigiai Kuitu s kuitu kp kuitu lako Kuva 11. Öljypellavanäytteiden kuitupitoisuus (% kuiva-aineesta) myöhään syksyllä (s), seuraavana keväänä pystynäytteestä (kp) ja lakoon menneestä pellavasta (lako), NaOH-keitto. Kuvasta 11 nähdään, että talvi laski pellavien kuitupitoisuutta. Lakonäytteissä kuitupitoisuus väheni enemmän kuin pystyssä säilyneissä. Talvi oli luminen ja lakonäytteet olivat lumen alla. Laserin kuitu kesti talvea parhaiten, vähennystä oli vain noin 10 %. Suurin kuitupitoisuuden vähennys, noin 50 % oli lakoon menneillä Abacus- ja Comtess-lajikkeilla. Myöskään Tauruksen kuitu ei kestä talvea kovin hyvin. Snaigiai on kuitupellavalajike, jonka kuidusta 14 % menetettiin talven aikana. Kuidun laadusta saatiin tietoa MTT:llä teetetyistä kuidutuskokeista. Comtess- ja Abacus-lajikkeiden kuitupitoisuus on korkein öljypellavista. Comtess-lajikkeesta kuitua ei kuitenkaan kovin paljoa saada, sillä lajikkeen pituus oli tässä kokeessa vain 44,5 cm. Keväällä kerätystä Snaigiai-kuitupellavasta kuitu irtosi helposti, samaa ei huomattu öljypellavalajikkeilla. Kuitu irtosi talvea seuranneen lämpimässä varastoinnin aikana. Snaigiai kesti talven pystyssä. Snaigiai-lajikkeella voisi selvittää irtoaako kuitu ajan myötä myös latovarastoinnissa. Näitä tuloksia voi tulkita myös niin päin, että minkä lajikkeen korret talvi hävittää parhaiten eli mistä lajikkeesta

23 on vähiten haittaa maan muokkaustöille keväisin. Tässä suhteessa Abacus, Taurus ja Comtess ovat tasavertaisia eli niitten korsissa on vähiten kuitua jäljellä. 2.1.3. Pellavanäytteiden kuidutustulokset 70,0 Pitkän kuidun määrä (% varren painosta) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1 Abacus 2 Abacus 3 Aries 4 Taurus 5 Heljä 6 Sunrise 7 Comtess 8 Laser 9 Laser 0 10 Snaigiai Syksynäyte Kevätnäyte Kuva 12. Pitkän kuidun määrä (% varren painosta) laboratoriokuidutuslaitteilla kuidutetuissa pellavien syys- ja kevätnäytteissä. Kuidutus on teetetty MTT:llä. Pitkää kuitua pellavissa ei keväällä ollut enää jäljellä (kuva 12), sitä saatiin MTT:n (nykyisin Luke) laboratoriokuidutuslaitteella tehdyssä kuidutuksessa vain Laser-öljypellavasta ja Snaigiai kuitupellavasta. Muista lajikkeista pitkä kuitu oli kokonaan hävinnyt. Kuitupitoisuudet ovat suurempia lukuja kuin mitä saadaan lipeäkeitolla. Lipeäkeitossa kaikkea kuitua ei välttämättä saada poimituksi talteen ja toisaalta lipeäkeitolla saatu kuitu on puhtaampaa kuitua kuin mekaanisesti kuiduttamalla saatu kuitu, josta päistäreet eivät olleet kokonaan irronneet. Näytteitä ei erikseen ole liotettu, vettä on käytetty vain taivaalta saatu määrä. Tässä kokeessa testattiin sitä, että saadaanko öljypellavan kuitu irrotettua liottamatta. Koe onnistui kuitupellavalla öljypellavaa paremmin. Pellavan korsissa tapahtunutta muutosta kuvaa hyvin kuva 13. Siitä nähdään, että pellavan varsien lyhyen kuidun määrä on kasvanut huomattavasti, jopa kolminkertaiseksi talven aikana. Kasvu johtuu pellavan pitkän kuidun likoamisesta ja hajoamisesta talven vaikutuksesta lyhyeksi kuiduksi. Kevätnäytteistä ei kuidutuksessa saatu erikseen päistärejaetta, vaan päistärettä lienee hieman

24 mukana myös lyhyessä kuidussa ja osa hävisi pölynä ilmaan. Kuidutustulokset ovat erilaisia mitä aiemmassa hankkeessa on saatu samalla laitteistolla liotetuista näytteistä. 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Lyhyen kuidun määrä (% varren painosta) syksyllä ja seuraavana keväänä korjatussa pellavassa 0,0 Syksynäyte Kevätnäyte 1 Abacus 2 Abacus 3 Aries 4 Taurus 5 Heljä 6 Sunrise 7 Comtess 8 Laser 9 Laser 0 10 Snaigiai 11 Laser JJH 12 Taurus tsp 13 Heljä tsp Kuva 13. Lyhyen kuidun määrä (% varren painosta) syksyllä ja seuraavana keväänä kerätyissä pellavanäytteissä. 2.1.4. Vetolujuudet Lujuudet määritettiin suoraan pellavan varsista ja oljista. Kuitukasveilla kuitukimpun lujuus on alhaisempi kuin yksittäisen kuidun. Kuitukimpuissa kuidut ovat sidottu toisiinsa pektiinillä, joka määrittää kuitukimpun lujuuden (23). Vetolujuusominaisuuksien mittauksessa koekappaletta venytetään vakionopeudella ja rekisteröidään samalla tarvittava voima (25). Vetokoneessa kuitukasveilla korsi katkesi vaiheittain, ensin katkesi päistäre ja sitten vähitellen kuitukimput (kuva 15). Korret vedettiin poikki asti, sillä ensimmäiset vetolujuustulokset kuvasivat päistäreen lujuutta. Kuvassa 14 vetokoneella katkottuja syksyllä korjattuja Snaigiai-kuitupellavan varsia. Pellavan ja olkien vetolujuuden mittauksessa käytettiin maksimikuormituksen arvoja, sillä korret ovat onttoja ja vetolujuuslukema, jossa korren halkaisija on otettu huomioon, ei anna vertailukelpoisia tuloksia.

25 Kuva 14. Snaigiai-kuitupellavan korsia vetolujuusmittauksen jälkeen Pellavan olkien jännitys/venymäkäyrät muistuttivat hauraan materiaalin käyriä. Esimerkkinä kuva 15 Taurus-öljypellavan vetokokeesta. Käyrä on kaksihuippuinen, aluksi katkeaa päistäre ja jännitys tuntuu hellittävän hetkeksi, mutta sitten veto jatkuu, kunnes kuitukimput katkeavat yksi toisensa jälkeen. Kuva 15. Taurus-öljypellavan vetokoe. Ensimmäinen huippu on päistäreen katkeamiskohta, toinen pellavakuitujen.

26 Syksyllä kerättyjen Taurus-, Heljä- ja Laser-lajikkeiden korret katkesivat helpoiten vetokokeessa, Fmax oli noin 80 N. Lujinta oli Snaigiai-kuitupellava Fmax 230 N, öljypellavista lujimmat olivat Abacus, Sunrise ja Comtess. Talven aikana suurin muutos tapahtui Snaigiai kuitupellavassa, joka keväällä oli vetolujuudeltaan öljypellaviin verrattavaa (kuva 16). 250 Pellavalajikkeiden korsien vetolujuudet (N) syksyllä ja talven jälkeen 200 150 100 50 0 1. Abacus 2. Abacus 3. Aries 4. Taurus 5. Heljä 6. Sunrise 7. 8. Laser 9. Laser Comtess (0) 10. Snaigiai Syksy Kevät Kuva 16. Pellavalajikkeiden vetolujuudet (N) syksyllä ja talven jälkeen keväällä

27 2.2. Kesällä 2014 kerätyt näytteet Kesällä 2014 haettiin öljypellavanäytteitä viljelijöitten pellolta vetolujuuden mittausta varten. Analysoitavaksi saatiin myös näytteet Elixi Oilin viljelyttämästä uudesta öljypellavalajikkeesta. Vetolujuusmenetelmän vertailuksi kerättiin näytteitä myös eri viljalajeista, pääasiassa kaurasta, jonka korren sanotaan olevan muita viljalajeja sitkeämpi. Pellavanäytteitä analysoitiin yhdeksän uutta näytettä. 2.2.1. Pellavanäytteiden korsien pituus ja sylkkyjen määrä 70 Kesän 2014 pellavanäytteet 60 Pituus (cm), määrä (kpl) 50 40 30 20 10 0 Abacus13 AW SO Comtess SO Laser SO Helmi JA Helmi PS Sunrise OP Taurus JA Sunrise VL Öljypellavanäytteet Varren pituus (cm) Tekninen pituus (cm) Sylkkyjen määrä (kpl/kasvi Kuva 17. Vetolujuusmittausta varten kerättyjen öljypellavanäytteiden kokonaispituus (cm), tekninen pituus (cm) sekä sylkkyjen määrä (kpl) kesän 2014 näytteissä Uusi lajike (koodi AW) on pituudeltaan vertailuna olleiden Comtess- ja Laser-lajikkeiden välissä, myös Laser jäi tässä hiukan tavanomaisia tuloksia lyhyemmäksi. Sylkkyjen määrä uudella lajikkeella on hieman matalampi kuin Comtess- ja Laser-lajikkeilla. Näytteet oli otettu koepellolta 5.9.2014. Uudesta lajikkeesta kerrotaan enemmän Elixi Oilin sivuilla (30). Korsien tekniset pituudet AW 34,7 cm, Comtess 19,5 cm ja Laser 33,3 cm. Tekninen pituus mittaa varren haarautumatonta osuutta ennen kukintoa. Uusi lajike voidaan puida yhtä korkeaan sänkeen kuin Laser. Comtess taas

28 haaroittuu matalalta. Laserin korsinäytteestä haaroittuneita oli 34 %, Comtessin 46 % ja AW:n 22 % korsista. 2.2.2. Öljypellavien korsien kuitupitoisuudet Näytteistä määritettiin kuitupitoisuus lipeäkeitolla, mutta laboratoriomitan kuidutusta ei teetetty. Lipeäkeitto tehtiin 3 % lipeällä. Määritystä tehtäessä havaittiin, että aiemmin käytetty väkevämpi lipeä olisi saattanut olla parempi määritykseen, sillä se irrottaa keitossa kuidun tehokkaammin. 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Kuitupitoisuus (%) 0 Abacus13 AW SO Comtess SO Laser SO Helmi JA Helmi PS Sunrise OP Taurus JA Sunrise VL Kuva 18. Tiloilta haettujen öljypellavan korsinäytteiden kuitupitoisuus (% kuiva-aineesta) lipeäkeitolla määritettynä. Kuvasta 18 havaitaan, että samalla kasvupaikalla (SO) kasvaneet AW-, Comtess- ja Laser-lajikkeet olivat korren kuitupitoisuudeltaan lähes samanlaisia, kuitupitoisuudet 15,2-15,6 %. Hieman korkeammat kuitupitoisuudet olivat Taurus- ja Helmi-näytteissä. Abacus-, AW-, Comtess- ja Laser-lajikkeiden kuidut olivat kauniin harmaita (kuva 19). Taurus- ja Helmi-kuitu olivat kellertäviä ja Sunrise kauniin keltaista. Kaikki kuidut tuntuivat käsissä vedettäessä lujilta, lujin ehkä Taurus ja heikoimmat AW ja Comtess. Tulos on samansuuntainen vetokokeen tulosten kanssa (kuva 19). Kuitunäytteet oli kerätty loppukesästä.

29 Kuva 19. Lipeäkeitolla irrotettua öljypellavan varren pellavakuitua 2.2.3. Vetolujuusmittaukset pellavanäytteistä Vetolujuudet käytiin jälleen mittaamassa Sastamalan koulutuskuntayhtymän (www.sasky.fi, www.luonnonkuitu.fi) vetokoneella Vammalassa Elastopolin tiloissa. 250 F max (N) 200 150 100 50 0 Abacus13 AW SO Comtess SO Laser SO Helmi JA Helmi PS Sunrise OP Taurus JA Sunrise VL Kuva 20. Maksimivoima (F max, N) öljypellavan korsien lujuutta mitattaessa.

30 Vetolujuus (MPa) Sunrise VL Taurus JA Sunrise OP Helmi PS Helmi JA Laser SO Comtess SO AW SO Abacus13 0 20 40 60 80 100 120 Kuva 21. Vetolujuus pellavan korsia vedettäessä. Tiloilta haettuja näytteitä mitattaessa havaittiin, että näyte Sunrise VL on muita lujempi. Näyte on otettu heinäkuun lopulla, kuten myös näyte Sunrise OP. Laser SO, Comtess SO ja AW SO näytteet on otettu yhtä aikaa syyskuun alussa ja ne ovatkin lujuudeltaan melko samanlaisia. Helmi PS ja Helmi JA on otettu samaan aikaan ja ne ovatkin yhtä lujia. Pellavan puintiaika on sitten kun korsi katkeaa helposti. Näistä näytteistä vain Abacus13 on otettu puinnin jälkeen, mutta korsi oli vielä kuitenkin vetokokeessa lujaa. F max (N) 140 120 100 80 60 40 20 0 Pellavanäytteiden lujuus Pellavalajike ja näytteenottopäivä Kuva 22. Eri aikaan kerättyjen pellavanäytteiden vertailu

31 Kuvassa 22 on eri aikaan ja eri paikoista kerättyjä öljypellavanäytteitä. Ideana oli katsoa miten katkeamiseen tarvittava voima muuttuu kasvukauden edetessä. Suuntaviivasta näkyy, että kevääseen pellolla ollut pellava ei ole yhtä lujaa kuin syksyllä, mutta eri kasvupaikoilla näyttäisi kasvavan eri lujuisia kasveja. Maatilakokeen pellavat olivat lujia vielä marraskuussa. 2.2.4. Viljan olkinäytteiden lujuusmittaukset Viljojen olkinäytteitä kerättiin loppukesän 2014 aikana vertailunäytteiksi pellaville. Viljanäytteitä oli kuusitoista kappaletta; ohraa, kauraa ja syysvehnää. Näytteiden vertailua vaikeuttaa kuitenkin olkien onttous, joka vääristä vetolujuuslaskelmaa. Eri korsia verrattiinkin pellavaan korren katkeamisen tarvittavan maksimivoiman perusteella. Kuvasta 23 näkyy, että ohrien vetolujuus oli suunnilleen samanlainen riippumatta siitä, oliko korressa solmuja. Solmuton syysvehnän (Skagen) ja solmuton kauran (Peppi) korsi kesti vetoa lähes yhtä paljon kuin loppukesästä kerätyt Laser-, Helmi-, Taurus- ja Sunrise-pellavanäytteet. Vetolujuudet eri viljalajien olkien välillä ei ole vertailukelpoisia, sillä korsien halkaisijat erosivat toisistaan. Siksi vertailussa on käytetty maksimivetolukemia. Tulokset vahvistivat sitä ajatusta, johon muitten seikkojen perusteella on päädytty eli syysvehnä voisi olla lujuutensa takia hyvä raaka-aine komposiittituotantoon. Solmun sisältäneet korret katkesivat solmun kohdalta, muuten korsi katkesi monesti vetolaitteen leukojen kohdalta ehkä enemmän leukojen puristuksen kuin vedon takia. Kauranäytteillä oli huomattavia eroja, jotka ehkä johtunevat erilaisista kasvupaikoista ja viljelytavoista. Maksimi veto (N) Kaura Peppi vp 2-tahoinen ohra ps ei solmuja Syysvehnä Skagen ei solmuja ts Kaura Steinar tsp solmuja Abacus 13 Taurus JA Helmi PS Laser SO AW SO Kaura Peppi mö ei solmuja Kaura Aslak solmuja HJ monit. Ohra ei solmuja HJ 2 tah. ohra ei s HJ 0 50 100 150 200 250 Kuva 23. Maksimivetovoima (N) pellavan ja viljan korsien vetolujuuskokeessa, näytteet kesä 2014

32 Ohran matalia vetolujuuksia selittää suuri korren halkaisija, jota käytetään vetolujuuden laskukaavassa. Keskenään ohrat ovat kuitenkin lähes samanlaisia. Ohralla vetolujuuden mittauskäyrästä tulee hieman erilainen kuin muilla viljoilla, korsi ei napsahda poikki yhtä selvästi. Venymäkäyrä muistuttaa sitkeän materiaalin käyrää. Yhteenveto Kirjallisuusosaas käytiin läpi materiaalia siitä miten öljypellavasta saisi eristettyä pellavakuitua. Pellavakuidun eristys Luonnonkuitukomposiittien oppimisympäristön laitteistolla näyttää mahdolliselta ja kokeilemisen arvoiselta. Snaigiai-kuitupellavasta kuitua saisi helposti irti talvisen kylmäkäsittelyn jälkeen. Koe oli todennäköisesti ensimmäinen kokeilu irrottaa kuitupellavan kuitua talven avulla. Öljypellavan viljely öljyn takia ja kuitujen tuotto erikseen kuitukasveilla näyttää järkevämmältä kuin öljypellavan korsien keruu puinnin jälkeen. Tukijärjestelmän muutokset saattavat saada viljelijät kiinnostumaan uusien kasvilajien kokeilusta. Öljypellavalle olisi tarvetta enemmän mitä kotimainen viljely tällä hetkellä on. Suomessa kasvatetun öljypellavan etuna on lisäksi viileästä ilmastosta johtuva korkea tyydyttymättömien öljyhappojen pitoisuus, joka merkitsee lopputuotteille hyvää ravitsemuksellista ja teknistä laatua. Öljypellavan viljelyn haasteet ovat voitettavissa oikean tiedon avulla. Viitteet 1. Luostarinen M., Reijonen A., Mäkinen M. ja Pirkkamaa J., Öljypellavan kuidun hyödyntäminen, Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja Sarja A 45, Maatalouden tutkimuskeskus, Jokioinen 1998, 51 s. 2. Reijonen A., III Johtopäätökset öljypellavan kuidun soveltuvuudesta nykyaikaiseen teollisuustuotantoon, teoksessa Öljypellavan kuidun hyödyntäminen, Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja Sarja A 45, Maatalouden tutkimuskeskus, Jokioinen 1998, s. 27 50. 3. Raimo Kanta-Oksa, Uusi pellavakirja, 2. täydennetty painos, Ylä-Savon Instituutti, Sonkajärvi 1992, 128 s. 4. Härkisalmi Tiina, Runkokuituja lyhytkuitumenetelmin kohti pellavan ja hampun ympäristömyötäistä tuotteistamista, Taideteollisen korkeakoulunjulkaisusarja A90, Jyväskylä 2008, 155 s.