Markku Järvenpää Riitta Salo (toim.) Pellavan monet mahdollisuudet Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamat pellavahankkeet 1995–2000 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:06 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Markku Järvenpää ja Riitta Salo (toim.) Pellavan monet mahdollisuudet Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamat pellavahankkeet 1995–2000 Maatalouden tutkimuskeskus E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:06 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 ISBN 951-729-567-7 ISSN 1238-9935 Copyright Maatalouden tutkimuskeskus Kirjoittajat Julkaisija Maatalouden tutkimuskeskus, 31600 Jokioinen Jakelu ja myynti Maatalouden tutkimuskeskus, tietopalveluyksikkö, 31600 Jokioinen Puh. (03) 4188 2327, telekopio (03) 4188 2339, sähköposti julkaisut@mtt.fi Painatus Vammalan Kirjapaino Oy, 2000 Sisäsivujen painopaperille on myönnetty pohjoismainen joutsenmerkki. Kansimateriaali on 75-prosenttisesti uusiokuitua. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:06 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Järvenpää, M.1) & Salo, R.2) (toim.) 2000. Pellavan monet mahdollisuudet. Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamat pellavahankkeet 1995–2000. Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja A 73. Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus. 88 p. ISSN 1238-9935, ISBN 951-729-567-7. 1) Työtehoseura, PL 13, 05201 Rajamäki, markku.jarvenpaa@tts.fi uusi?yhteystieto:?Tekes,?PL?69,?00101?Helsinki,?markku.jarvenpaa@tekes.fi 2) Maatalouden tutkimuskeskus, Tietopalveluyksikkö, 31600 Jokioinen Tiivistelmä Avainsanat: pellava, kuidut, lajikkeet, jalostus, kasvualusta, hamppu, laatu, olki Tässä julkaisussa esitellään maa- ja metsä- talousministeriön vuosina 1995–2000 ra- hoittamat 14 pellavahanketta sekä niiden keskeisimmät tulokset. Hankkeet kohdis- tuivat mm. öljypellavan jalostukseen ja vil- jelyyn, kuidun hyödyntämiseen, kuitupel- lavan viljelyyn, korjuu- ja liotusteknologi- oihin ja varastointiin. Lisäksi selvitettiin pellavan kuidun käyttöä mm. komposiitti- en, sellun ja lämpöeristeiden tuotannossa, ympäristöteknologiassa, sienten- ja kasvi- huonetuotannon kasvualustoissa sekä öljy- pellavan elintarvikekäyttöä. Myös luon- nonmukaisesti tuotetun kuitu- ja öljypella- van viljelytekniikkaa pyrittiin kehittä- mään. Maa- ja metsätalousministeriö rahoitti 1990-luvun jälkipuolella pellavan viljelyn ja käytön tutkimusta n. 10 milj. markalla, josta ministeriön sitomatonta erityisrahoi- tusta oli runsas 8 milj. markkaa. Mukaan lukien Tekesin osittain rahoittamat tutki- mus- ja yrityshankkeet pellavaan perustu- van tuotannon kehittämiseen on panostet- tu 1990-luvun jälkipuolella yhteensä n. 30 milj. markkaa, joka ei vielä sisällä aluerahoi- tuksella toteutettuja paikallisia pellava- hankkeita. Maa- ja metsätalousministeriön rahoit- tamat pellavahankkeet ovat päättymässä. Tutkimustulokset ovat vahvistaneet sitä tiedollista pohjaa, mitä pellavan viljelyn ja pellavapohjaisten tuotteiden jatkokehittä- minen vaativat. Merkittävää on sen tiedon kertyminen, jonka pohjalta voidaan opti- moida viljelyn ja korjuun eri vaiheita ja tek- nologioita. Saatu perustieto suomalaisen pellavan laadullisista ominaisuuksista antaa entistä paremman pohjan tuotekehitykselle ja pellavaan perustuvan tuotannon laadun standardeille, valvonnalle ja nostamiselle. Ohjelma on lisännyt tutkimuslaitosten ja tutkijaryhmien yhteistyötä ja verkottumista alan pk-yrityksiin sekä luonut hyvää pohjaa jatkotutkimukselle. Useiden tutkimuslöy- töjen siirtyminen uuden tuotannon ja yri- tystoiminnan käyttöön on jo lähitulevaisuu- dessa todennäköistä. 3 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:06 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Alkusanat Maa- ja metsätalousministeriön tutkimus- poliittisessa linjauksessa vuonna 1994 ja non-food -tutkimusta varten asetetun työ- ryhmän raportissa vuonna 1995 tuotiin esil- le kasveista mm. pellavasta saatavien kuitu- jen ja jakeiden monipuoliseen hyödyntämi- seen perustuvan tuotannon ja tuotteiden kehittämis- ja tutkimustarpeet. Katsottiin, että non-food -raaka-aineiden tuottaminen elintarviketuotannosta vapautuvilla pelloil- la oli maatalous- ja maaseutupoliittisesti hyvin ajankohtaista ja aktiivista panosta- mista vaativaa, sillä perinteisen maatalous- ja elintarviketuotannon kehitysnäkymät olivat EU-jäsenyyteen siirryttäessä kaven- tumassa. Non-food -keskustelulla ja kehit- tämispyrinnöillä Suomessa oli myös kan- sainvälinen taustansa. EU:ssa kuten muual- lakin kannustettiin non-food -innovaatioi- hin esim. bioenergian tuotannossa ja ”vihre- än” teollisuuden piirissä. Maatalouspolitii- kan kehyksiin luotiin non-food -raaka- aineiden tuotannon tukijärjestelmiä ja lisät- tiin tutkimus- ja tuotekehitysrahoitusta. Maa- ja metsätalousministeriön tutki- musrahoitusta oli jo 1990-luvun alkupuo- lella sidottu agrokuitujen viljelyä ja tuot- teistamista palvelevaan tutkimukseen. Suu- rimman osan siitä sai agroselluprojekti, joka käsitteli monipuolisesti ruokohelven mah- dollisuuksia sellun, paperin ja bioenergian tuotannossa. Maa- ja metsätalousministeri- ön sitomattoman tutkimusrahoituksen pai- nopiste siirtyi vuosikymmenen jälkipuolella pellavan viljelyn ja käytön tutkimukseen. Maa- ja metsätalousministeriön rahoitta- mat hankkeet ovat kohdistuneet öljy- ja kuitupellavan viljelyyn, korjuu- ja liotus- teknologioihin ja varastointiin sekä perus- tan luomiseen pellavan kuidun käytölle mm. komposiittien, sellun ja lämpöeristei- den tuotannossa, ympäristöteknologiassa, sienten- ja kasvihuonetuotannon kasvu- alustoissa ja öljypellavan elintarvikekäyt- töön. Vuosina 1995–2000 rahoitettiin maa- ja metsätalousministeriön pellavan tutkimusohjelman 14 hanketta n. 10 milj. markalla, josta ministeriön sitomatonta eri- tyisrahoitusta oli runsas 8 milj. markkaa. Mukaan lukien Tekesin osittain rahoitta- mat tutkimus- ja yrityshankkeet pellavaan perustuvan tuotannon kehittämiseen on panostettu 1990-luvun jälkipuolella yh- teensä n. 30 milj. markkaa, joka ei vielä si- sällä aluerahoituksella toteutettuja paikalli- sia pellavahankkeita. Maa- ja metsätalousministeriön rahoit- tamat pellavahankkeet ovat päättymässä. Tutkimustulokset ovat vahvistaneet sitä tiedollista pohjaa, mitä pellavan viljelyn ja pellavapohjaisten tuotteiden jatkokehittä- minen vaativat. Merkittävää on sen tiedon kertyminen, jonka pohjalta voidaan opti- moida viljelyn ja korjuun eri vaiheita ja tek- nologioita. Saatu perustieto suomalaisen pellavan laadullisista ominaisuuksista antaa entistä paremman pohjan tuotekehitykselle ja pellavaan perustuvan tuotannon laadun standardeille, valvonnalle ja nostamiselle. Ohjelma on lisännyt tutkimuslaitosten ja tutkijaryhmien yhteistyötä ja verkottumis- ta alan pk-yrityksiin sekä luonut hyvää poh- jaa jatkotutkimukselle. Useiden tutkimus- löytöjen siirtyminen uuden tuotannon ja yritystoiminnan käyttöön on jo lähitulevai- suudessa todennäköistä. Pellavan tutkimusohjelman toteutus on ollut ratkaisevasti maa- ja metsätalousmi- nisteriön rahoituksen varassa. Toteutus ei olisi kuitenkaan ollut mahdollista ilman tutkimuslaitosten, kehittäjäorganisaatioi- den ja alan pioneeriyritysten sitoutumista ja 4 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:06 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 uskoa pellavassa piileviin uusiin mahdolli- suuksiin eikä ilman tutkijaryhmien ja kaik- kien muiden osapuolten monipuolista asi- antuntemusta ja osaamista. Maa- ja metsätalousministeriö haluaa kiittää kaikkia pellavan tutkimusohjelman toteutukseen osallistuneita tutkijaryhmiä, yrityksiä ja valvojakunnan aktiivisia jäseniä toivoen samalla, että tutkimushankkeiden tieteellinen anti koituisi monin eri tavoin kaikkien pellavaketjun osapuolten hyödyk- si. Juhani Tauriainen Tutkimusohjelman valvojakunnan puheenjohtaja Maa- ja metsätalousministeriö 5 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:06 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Sisällys Tiivistelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Alkusanat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Järvenpää, M. Pellavatutkimuksen yleiskuva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Luostarinen, M., Sankari, H., Vilkki, J. & Pirkkamaa, J. Öljypellavan jalostus ja viljelytekniikka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Luostarinen, M., Reijonen, A., Mäkinen, M. & Pirkkamaa, J. Öljypellavan varresta kuitukangastuotteita. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Pirkkamaa, J., Hyövelä, M., Isotalo, J., Luostarinen, M., Sankari, H., Tahvonen, R. & Vilkki, J. Öljypellavan jalostus, kylvösiementuotanto, kuidun hyödyntäminen kasvualustana kasvihuoneissa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Vilppunen, P. Pellavapohjaisen kasvualustan soveltuvuus viljelysienten kasvatukseen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Vilppunen, P. Viljelysienten markkinat ja tuotantoedellytykset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Pehkonen, A., Kanerva, P., Pasila, A., Rissanen, R., Pehkonen, T. & Sihvola, J. Pellavakuidun kevätkorjuu ja käyttö lämmöneristeenä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Pasila, A., Pehkonen, A. & Suokannas, A. Lyhytkuituisen pellavan korjuu-, varastointi- ja käsittelytekniikan kehittäminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Vilppunen, P. Suomalaisen pellavan laadulliset kilpailutekijät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Vilppunen, P. Pellavalujitteiset komposiitit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Johansson, A. Kuidun ja energian tuotanto pellavasta ja oljesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Gullichsen, J., Pehkonen, A., Klemetti, U. & Pasila, A. Kuituhamppu selluloosan raaka-aineena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Heino, A., Pehkonen, A., Pasila, A. & Kauriinvaha, E. Bioelementti – pellavan ja hampun soveltuvuus eristemateriaaliksi puurunkoisessa rakennuselementissä . . . . . . . . 77 Kymäläinen, H-R., Pehkonen, A., Kautto, K., Pasila, A., Sankari, H. & Tavisto, M. Pellava- ja hamppukuidun käyttö nesteen imeytyksessä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Pirkkamaa, J., Kangas, A., Laine, A., Lehtinen, P. & Salminen, M. Luonnonmukaisesti tuotetun kuitu- ja öljypellavan viljelytekniikan kehittäminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 6 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:07 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Pellavatutkimuksen yleiskuva Markku Järvenpää Työtehoseura, PL 13, 05201 Rajamäki, markku.jarvenpaa@tts.fi Uusi yhteystieto: Tekes, PL 69, 00101 Helsinki, markku.jarvenpaa@tekes.fi Suomen mittava pakkokesannointi (noin 0,5 miljoonaa hehtaaria vuosina 1990– 1994) käynnisti innostuksen ns. non-food -tuotteisiin, joiden raaka-aineiden kasvatta- minen pakkokesannolla oli sallittua. Vuon- na 1995 Suomi liittyi Euroopan unioniin, ja pakkokesannon määrä romahti noin 0,1 miljoonaan hehtaariin. Tämän vastapai- noksi astuivat voimaan EU:n erikoistuet kasveille, joista EU:n alueella ei ollut ylituo- tantoa. Maa- ja metsätalousministeriön tutki- muspoliittisessa linjauksessa vuonna 1994 ja non-food -tuotannon tutkimusta varten asetetun työryhmän raportissa (Maa- ja metsätalousministeriö 1995) painotettiin voimakkaasti kasviraaka-aineen jakeiden (erityisesti kasvikuidut, mutta myös öljyt, tärkkelys ja pienemmät jakeet) monipuoli- seen hyödyntämiseen perustuvaa tuotantoa ja vastaavien erityistuotteiden tutkimus- ja kehittämistarvetta. Varsin samantapaisia linjauksia on esittänyt myös Euroopan unioni (Industrial fiber crops 1994). 1990-luvun alkuvuosina maa- ja metsä- talousministeriön non-food -tuotantoon suunnatuista tutkimusvaroista valtaosa meni ruokohelven viljelyn, korjuun, logis- tiikan ja paperiteknisten ominaisuuksien selvittämiseen. Vaikka tutkimustulokset olivat kaikilta osiltaan varsin lupaavia, han- ke ei edennyt teollistamisen asteelle. Ruo- kohelvestä saadaan ns. lyhyttä kuitua, joka soveltuu parhaiten hienopaperin tuotan- toon. Hienopaperia tuotetaan Suomessa kuitenkin niin suurissa yksiköissä, että en- simmäinen investointipäätös olisi edellyttä- nyt välittömästi 50 000–100 000 ha:n vilje- lyalaa. Todennäköisesti alan teollisuus epäi- li raaka-aineen tuotannon nopeaa laajenta- mista. Ruokohelven tulokset ovat kuiten- kin edelleen lupaavia, ja valmiina sovellet- tavissa joko Suomessa tai ehkä todennäköi- semmin Kaukoidän maissa, joissa ruoho- kasvien käyttö paperin tuotantoon on pe- rinteistä. Ruokohelpitutkimusten loppura- portti ilmestyy Maatalouden tutkimuskes- kuksen julkaisuja. Sarja A:ssa vuoden 2000 aikana. Viime vuosikymmenen puolivälissä pel- lavasta tuli keskeinen uusi tutkimuskohde. Sekä öljy- että kuitupellavan jatkojalostus sopii pieniin tuotantoyksiköihin hienopape- rin tuotantoa paremmin. Samalla öljypella- van siementen ravintokäyttö alkoi kiinnos- taa kuluttajia ja yrityksiä, tarjoten pohjaa myös pellavan kuidun hyödyntämishank- keille. Kasvin kokonaisvaltainen hyödyntä- minen onkin täydellisesti linjassa non-food -tuotannon työryhmän tavoitteiden kanssa. Ohjelman toteutus Pellavahankkeiden kokonaisuus syntyi käy- tännössä maa- ja metsätalousministeriön maataloudellisen tutkimuksen neuvottelu- kunnan vastauksena useammalta tutki- mustaholta tulleeseen hakupaineeseen. Maatalouden tutkimuskeskus ja Agropolis Oy kehittivät öljypellavan hyödyntämistä yhdessä paikallisen teollisuuden (Elixi Oil Oy) kanssa. Vastaavasti Helsingin yliopis- 7 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:07 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 ton maa- ja kotitalousteknologian laitos yh- teistyökumppaneineen oli liikkeellä öljypel- lavan kuidun hyödyntämisen ja uuden kor- juuteknologisen innovaation - kevätkor- juun - merkeissä. Oulun yliopiston prosessi- tekniikan laboratorio kehitti yhdessä Fin- flax Oy:n kanssa puolestaan entsymaattista kuidutusmenetelmää ja siihen liittyvää kui- tujakeiden hyödyntämistä. Maa- ja metsätalousministeriön vuosina 1995–1999 rahoittamat pellavahankkeet käsittelivät seuraavia aihepiirejä: ? oloihimme soveltuvien öljypellavalajik- keiden ja niiden viljelytekniikan kehittä- minen, painopisteenä erityisesti sie- menten öljypitoisuus, öljyn laatu, satoi- suus ja kylvösiementuotanto ? pellavan luonnonmukainen viljely ? pellavan korjuu- ja käsittelytekniikka, erityisesti tilatason korjuu- ja kuidutus- menetelmät sekä entymaattiset kuidu- tusmenetelmät ? öljypellavan siementen elintarvikekäyttö ? öljypellavan sivutuotteiden hyväksikäyttö ? öljy- ja kuitupellavan kuidun käyttö – komposiitit – sellu ja paperi – lämmöneristeet – kasvualustat. Pellavaan liittyvä tutkimusrahoitus Maa- ja metsätalousministeriö rahoitti vuo- sina 1995–2000 yhteensä 14 pellavaan liit- tyvää tutkimushanketta. Kaikkiaan rahoi- tusta annettiin 8,16 milj. mk ja ohjelman kokonaisbudjetti oli 9,97 milj. mk. Hank- keiden omarahoitusosuus jää siis varsin pie- neksi. Toisaalta on huomattava, että tutki- muksellisen osuuden rinnalla tai ohessa ta- pahtunut teollinen tuotekehitys onkin to- teutunut paljolti Tekesin rahoituksen avul- la. Nämä tuotekehityshankkeet eivät ole saaneet maa- ja metsätalousministeriön ra- hoitusta, joten niiden osuus ei näy yllä ole- vissa luvuissa. Tekes on rahoittanut 15 pellavaan liitty- vää projektia vuosina 1997–2000, joista yh- deksän on yritysprojekteja, pääosin pk-yri- tyksiä, ja kuusi tutkimusprojektia. Projek- tien kokonaislaajuus on noin 20 milj. mk, josta Tekesin tuki 8,7 milj. mk. Projektien aiheita ovat pellavakomposiitit, pellavaeris- teet, pellavansiemenen elintarvikekäyttö, pellavatekstiilit sekä niihin liittyvä kone- tekniikka. Maa- ja metsätalousministeriön sekä Tekesin rahoittamissa hankkeissa on siten panostettu pellavan tutkimukseen ja kehit- tämiseen yhteensä noin 30 milj. mk, mikä summa ei sisällä aluerahoituksella toteutet- tuja paikallisia pellavahankkeita. Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamista tut- kimuksista on julkaistu useita raportteja, jotka on lueteltu tässä julkaisussa kunkin artikkelin jälkeen. Näiden lisäksi helmi- kuussa 2000 julkaistiin ”Öljypellavan vilje- lyopas 2000", jonka tarkoitus on välittää tutkimustietoa käytännön viljelyyn. Tulok- sia on lisäksi esitelty elokuussa 1998 Suo- men ensimmäisessä kansainvälisessä pella- vaseminaarissa ”Nordflax I". EU:n neljäs puiteohjelma on rahoitta- nut 1990-luvulla yhteensä 33 hanketta, jot- ka kuuluvat hakusanan ”flax” tai ”lin” (Cor- dis-hanketietokanta 2000) piiriin. Näistä 11 on pk-yrityshankkeita (8 Craft- ja 3 val- misteluhanketta), 9 Brite/Euram-, 6 FAIR- tai AIR- ja loput ympäristö-, energia- tai bioteknologiaohjelmista rahoitettuja hank- keita. Lisäksi 1980-luvulla on rahoitettu ai- nakin 11 hanketta. Hankkeet käsittelevät enimmäkseen kuitupellavaa, ja pellavan komposiittisovellutukset ovat uudemmissa hankkeissa pääosassa. Todettakoon, että em. 44 hankkeessa vain kahdessa on suoma- lainen osallistuja (EU:n rahoittamat pella- vahankkeet vuosina 1982–1999). Alla on esitetty hankkeittain maa- ja metsätalousministeriön rahoittamien hank- keiden vastuu- ja yhteistyötahot sekä rahoi- tus. Hankkeilla on ollut yhteinen valvoja- kunta, jonka jäseninä vuoden 1999 lopussa olivat: – puheenjohtaja pääsihteeri Juhani Tauri- ainen, maa- ja metsätalousministeriö 8 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:07 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 jäsenet: – toiminnanjohtaja Clas Rosenberg, Suo- men Pellava ry – maataloussihteeri Kauko Mälkki, Ori- mattilan kaupunki – toimitusjohtaja Hans Norrholm, Norr- holmin Pellavatila – suunnittelija Raimo Kanta-Oksa, Ylä- Savon Instituutti – jaostopäällikkö Ilpo Mattila, Maa- ja metsätaloustuottajain keskusliitto MTK – ylitarkastaja Kirsi Viljanen, maa- ja met- sätalousministeriö – professori Jorma Sundqvist, KCL Valvojakunnan jäseniä olivat pellava- tutkimuksen alkaessa myös ylitarkastaja Osmo Rönty, ylitarkastaja Risto-Matti Nie- mi ja maatalousylitarkastaja Leena Seppä maa- ja metsätalousministeriöstä. 9 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:10 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 10 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:13 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 11 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:16 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 12 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:19 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Pellavan viljely Suomessa Pellava on vanhin tunnettu kuitukasvi – sitä on käytetty kankaiden valmistukseen ainakin jo 5000 vuotta sitten. Pellavan his- toriasta on katsauksen kirjoittanut mm. Luostarinen et. al. 1998. Suomessa pellavaa viljeltiin sota-aikana noin 10 000 ha alalla, mutta tuotanto väheni nopeasti ollen vuon- na 1950 enää 1000 ha. Vuonna 1970 tilas- toitu viljelyala oli noin 1 ha. Kiinnostus pel- lavaan virisi uudelleen 1980-luvulla, jolloin Ylä-Savossa ryhdyttiin miettimään Suke- van peltojen uuskäyttöä. Suomen liityttyä Euroopan unioniin kiinnostus pellavan ja muidenkin kuitukas- vien viljelyyn virisi toden teolla. Kuitupella- van viljelyala nousi muutamassa vuodessa noin 1000 hehtaariin ja öljypellavan ala rei- luun 2000 hehtaariin (Kuva 1). EU:n pää- tuottajamaiden viljelyaloihin verrattuna pinta-alat ovat vaatimattomia (Taulukko 1). EU:n suuria öljypellavamaita ovat Saksa ja Englanti, tosin suurimmat öljypellavan tuottajamaat ovat Intia (930 000 ha), Ka- nada (732 500 ha) ja Argentiina (89 000 ha) (FAO 1998). Vastaavasti kuitupellavaa vil- jellään runsaasti Espanjassa, Ranskassa, Englannissa ja Belgiassa sekä Venäjän fede- raation ja Itä-Euroopan maissa. Öljy- ja kuitupellava ovat saman kasvin eri muotoja, joiden ominaisuuksia on jalostuksella kehitetty (Taulukko 2). Tällä hetkellä Suomen pellavasadosta hyödynnetään teollisesti: ? öljypellavan siemensato kokonaan (elin- tarvikkeet, rehu, kylvösiemen ym.) ? kuitupellavan siemensato vain osittain (kylvösiemeneksi) ? kuitupellavan kuitusato pääosin (pitkä kuitu kehruuteollisuudessa, lyhyt läm- möneristeisiin) ? öljypellavan korsisato: hyödyntäminen kehitysvaiheessa (lämmöneristeet, kas- vualustat). 13 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:20 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Pellavan siementen hyödyntäminen Öljypellavan siemensato käytännön vilje- lyssä on keskimäärin 1200 kg/ha, josta 30 % kylmäpuristettua öljyä eli 360 kg/ha ja 70 % sivutuotteena rouhetta eli 940 kg/ha. Pellavaöljystä elintarvikelaatua on noin 30 %, joka käytetään elintarvikkeisiin. 70 % käytetään eläinten ravinnoksi ja pintakä- sittelyaineiksi (suojausöljyt). Pellavaöljy si- sältää kasviöljyistä eniten (92 %) monityy- dyttymättömiä rasvahappoja. Vastaavasti se sisältää runsaasti (59 %) ihmiselle tärkeää alfa-linoleenihappoa. Sivutuotteen, eli rouheen, käyttökohtei- ta ovat elintarvikekäyttö (ravinnonlisä), sekä eläinravinto (koti- ja lemmikkieläinten rehuseokset). Pellavarouhe on korkean kui- tupitoisuuden (31 %) vuoksi vatsalle ystä- vällinen. Sen kuiduilla lienee vaikutusta ve- ren kolesterolipitoisuuden alentamiseen. Lisäksi kuitujen lignaanit (kasviestrogene- ja) saattavat ehkäistä hormoniperäisten syö- pien syntyä. Pellavan siemenen hyödyntäminen on ainakin tähän saakka ollut taloudellisesti merkittävämpää kuin kuidun hyödyntämi- nen, tosin tilanne saattaa uusien tuotanto- laitosten myötä muuttua. Joka tapauksessa suomalaisella pellavalla on selkeitä vah- vuuksia, joiden kehittämisessä ja hyödyntä- misessä tutkimuslaitosten ja alan teollisuu- den (mm. Elixi Oil Oy) yhteistyö on ollut hedelmällistä (katso myös Taulukko 3): – Päivänpituuden ansiosta siemenissä kor- kea alfa-linoleenihappopitoisuus – Öljypellava sopii peltoviljelymittakaa- vaan nykyisellä teknologialla – Kasvinjalostus on kehittänyt olosuhtei- siimme lajikkeita, joiden öljypitoisuus on korkea – Öljypellava sopii myös luomutuotantoon (alhainen typpilannoitustarve) – Siemenen öljy ja rouhe monipuolisesti tuotteistettuja (ei pelkkää bulkkia) – Teknisellä pellavaöljyllä käyttökohteita 14 Taulukko 1. Öljy- ja kuitupellavan viljely EU- maissa (EU DG VI 1998). Kuva 1. Öljypellavan ja kui- tupellavan viljelyalojen ke- hitys vuosina 1995–1999 (Maa- ja metsätalousminis- teriön tietopalvelukeskus, TIKE. Integroitu hallinto- ja valvontajärjestelmä, IACS). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:21 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 puurakenteiden suojauksessa. Öljypellavan kuitua voidaan hyödyntää ainakin teknisiin käyttötarkoituksiin (kas- vualustat, lämmöneristeet, muut non-wo- ven -tekstiilit). Erityisesti keväällä korjatun pellavan oljen kuidut soveltuvat hyvin läm- möneristetuotantoon. Lisäksi kevätkorjuu varmistaa, että kuidut saadaan talteen kui- vina ilman kallista kuivausta, joka syksyllä on usein tarpeen. Pellavakuidun ominaisuuksia Pellava ja hamppu ovat niinikuitukasveja, joiden kuidut sijaitsevat kasvin varren uloimman kuoren ja puumaisen ytimen vä- lissä ryhmittyneinä kuitukimpuiksi. Kukin kuitukimppu on muodostunut suuresta joukosta yhteen punoutuneita peruskuitu- ja, joita sitoo yhteen pektiinistä muodostu- nut kasviliimamatriisi. Yksittäiset solut, eli peruskuidut, ovat noin 10–40 mm pitkiä (Sharma & Sumere 1992). Pellavan liotuksen tarkoituksena on mä- tänemisen ja lahoamisen avulla pehmentää varren vahamainen pintakerros ja hajottaa pehmeän kuorikerroksen sisältämä pektii- ni-A, joka hajoaa ennen pektiini-B:tä. Pek- tiini-B liimaa yksittäiset peruskuidut toi- siinsa. Liotuksessa mikrobit hajottavat pek- tiinin etikka- ja voihapoksi, jolloin kuitu- kimput irtoavat ympäröivästä puuainekses- ta (päistäreistä) (Kanta-Oksa 1992). Kuitupellavan prosessoinnin vaiheet ovat: – pellavan nyhtö – siemenkotien ja akanoiden irrottaminen (rohkiminen) – kuitujen pektiinisidosten hajottaminen (liotus) – kuitujen ja päistäreiden erottelu (louku- tus, lihtaaminen) – kuitujakeen järjestäminen ja puhdistus (häkilöinti). Näiden käsittelyjen toteutus vaihtelee käytännössä, esimerkiksi nyhtö ja rohkimi- nen voidaan suorittaa yhtäaikaa, tai rohki- minen tehdään yhdessä loukutuksen kans- sa. Pellavan teollisessa käsittelyssä louku- tus, lihtaus ja häkilöinti saattavat olla sa- massa tuotantolinjassa. Tekstiilituotannossa päätavoitteena on pitkä, jopa koko pellavan varren mittainen aivinakuitu, josta saadaan hyvää lankaa. Parhaan aivinakuidun osuus koko pellavan biomassasta on n. 4–5 % (Luostarinen et al. 1998). Pellavan eri käsittelyvaiheissa (lou- kutus, lihtaus ja häkilöinti) muodostuu roh- dinkuitua, joka on sekoittunutta ja josta ei enää saada häkilöimällä (kampaamalla) lan- kojen valmistukseen sopivaa kuitua. Pellavan varsisadosta, josta siemenko- dat on poistettu, kuidun osuus on noin 20 %. Se, miten paljon ja minkälaatuista kui- tua saadaan eroteltua, riippuu ratkaisevasti liotustekniikan hallinnasta sekä mekaani- sesta käsittelystä. Esimerkiksi (Kuva 2) 4500 kg varsisadosta saadaan noin 3400 kg liotettua pellavaa (liotushävikki noin 25 %). Tästä jakeesta saadaan edelleen 900 kg kui- tua (27 %) ja 2500 kg päistärettä (73 %). Erään esimerkin mukaan (Klemola 1991) pitkän, ns. aivinakuidun, osuus kuitusaan- nosta on vajaa puolet ja lyhyemmän ns. roh- dinkuidun osuus vastaavasti hieman yli puolet. Optimaalisella liotustekniikalla voidaan 15 Taulukko 2. Kuitu- ja öljypellavan ominaisuuksien vertailu Suomen olosuhteis- sa (Luostarinen et al. 1998). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:22 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 ainakin teoriassa hajottaa vain pektii- ni-A, jolloin peruskuituja toisiinsa sitova pektiini-B jäisi ehjäksi, ja jos vielä mekaani- nen käsittely on optimoitu, voitaisiin teks- tiiliteollisuudelle soveltuvan pitkän, ns. ai- vinakuidun, saanto maksimoida. Vastaa- vasti taitamattomasti toimien kuitusidok- set hajoavat ja kuidut katkeilevat, jolloin saadaan suurempi osa lähinnä tekniseen käyttöön soveltuvaa lyhyttä ns. rohdinkui- tua. Vaativiin teknisiin sovellutuksiin, kuten eräisiin komposiittimateriaaleihin, parhai- ten soveltuvat ns. peruskuidut. Tällöin sekä A- että B-pektiinisidokset katkotaan, ja lopputuloksena on tasalaatuista ja lujaa kui- tua, jonka kuitupituus (10–40 mm) vastaa peruskuitujen pituutta. Kuidutus voi ta- pahtua esimerkiksi höyryräjäytyksellä tai bioteknologisin keinoin. Termit lyhyt ja pitkä ovat suhteellisia käsitteitä, paras aivinakuitu on koko kasvin mittainen kuitu, jonka pituus on useita kymmeniä senttimetrejä. Toisaalta rohdin- kuitujakeessa on pitkiä ja lyhyitä kuituja, mutta pitkät kuidut ovat siinä määrin se- koittuneita, ettei niitä saa kampaamalla erotettua. Teknisessä kuitujakeessa puhu- taan pitkästä kuidusta, kun kuidun pituus on yli 10 mm ja lyhyestä, kun kuidun pituus on alle 10 mm. Mainittakoon, että sellute- ollisuudessa lyhyillä kuiduilla tarkoitetaan yleensä lehtipuiden sisältämiä selluloosa- kuituja, joiden pituus on suuruusluokkaa 0,5 mm. Vastaavasti havupuista saatavaa, keskimäärin 5 mm pitkää kuitua kutsutaan pitkäksi kuiduksi. Pellavan lyhytkuitu, eli ns. rohdinkuitu käytetään yleensä ns. non-woven -tuotte- isiin eli kuitukangastuotteisiin, joita ei om- mella vaan ne valmistetaan esimerkiksi neulaamalla tai lisäämällä liima-aineita. Tällaisia teknisen pellava- ja hamppukui- dun käyttökohteita ovat tällä hetkellä mm.: – lämmöneristeet – nesteen imeytys – kasvualustat – sellumassat – komposiittikuidut. Näiden teknisten käyttötapojen raaka- aineena käytetään siis nykyisin tekstiilituo- tannon sivutuotteena syntyvää rohdinkui- tua. Tällöin rohdinkuidun saatavuus ja hin- 16 Taulukko3. Pellavan viljelyn ja tuotteistamisen nelikenttäanalyysi (Luostarinen et. al. 1998). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:26 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 ta riippuu tekstiilikuidun kysynnästä. Eu- roopassa hintasuhteet olivat 1997 suunnil- leen tasoa: aivinakuitu 10 mk/kg - rohdin- kuitu 1 mk/kg - päistäre 0,1 mk/kg (Eu- roflax Newsletter 1998). Viime vuosina rohdinkuidun varastot ovat purkautuneet, kun käyttökohteita alkaa hiljalleen löytyä, ja vastaavasti hinta on ollut nousussa. Suomessa aivinakuidun kysyntä on vä- häistä ja jalostus parin pk-yrityksen harteil- la. Esimerkiksi Norrholmin pellavatila on esimerkki perinteisiin pellavatekstiileihin erikoistuneesta yrityksestä. Aivinakuidun hyödyntämisen tulisi voimakkaasti laajeta maassamme, jotta sen varaan voitaisiin suunnitella myös sivutuotteiden hyödyntä- mistä. Uusien pellavayritysten toiminnan alkuvaiheessa raaka-aineen kuituosio onkin muun käytön puutteessa ilmeisesti koko- naisuudessaan käytettävä teknisiin tarkoi- tuksiin. Toistaiseksi pääosin hyödyntämätön raaka-ainelähde on öljypellavan varsisato. Pellavakuitu lämpöeristeenä Maahamme on perustettu tai perusteilla useampikin teknisen lyhyen kuidun jatko- jalostusyksikkö, jotka valmistavat pellava- kuidusta rakennuseristettä. Tällä hetkellä niiden tuotanto perustuu pääosin Keski- ja Itä-Euroopasta tuotavaan aivinakuidun tuotannon sivutuotteena syntyvään rohdin- kuituun. Tämän saatavuus on kuitenkin ra- jallista ja hinta nousussa, ja tarkoitus onkin siirtää raaka-aineen tuotantoa Suomeen. 17 Kuva 2. Esimerkki kuitupellavan perinteisestä prosessoinnista ja eri vaiheissa (nyhtö ja rohkiminen, liotus, loukutus ja lihtaus, häkilöinti, karstaus, kehräys ja valkaisu) saatavien tuotteiden määrät (Fröijer ref. Klemola 1991). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:27 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Syksyllä 1999 on käynnistynyt kolme tuotantolaitosta (Taulukko 4). Simo Saitseff (Linapellava Oy, suullinen tiedonanto 7.3.2000) Linapellava Oy:stä kertoo, että pellavaeristeen tuotanto tehtaalla on alka- nut syksyllä 1999. Tuotanto perustuu tuontikuituun, jonka markkinahinta on vii- me vuonna noussut noin 70 %, ollen nyt 3–3,5 mk/kuitukilo. Kotimaisen kuidun käyttöä hankaloittaa raaka-aineen heikko saatavuus, ja tarjolla olevien erien vaihtele- va laatu. Viljelijän ja tehtaan väliin tarvit- taisiin tasaisen laadun takaava kuidun kä- sittelijä, Saitseff toteaa. Ollakseen kannat- tavaa, pellavaeristeen markkinahinnan tu- lee olla noin kaksinkertainen lasi- ja kivivil- loihin verrattuna, ja aika näyttää kuinka suuri osa ostajista on valmis maksamaan hintaeron. Kiinnostus ekologisiin eristeisiin on suuri, mutta markkinat ovat vielä va- kiintumattomat. Vuonna 2000 aloittava uusi tuotanto- yksikkö (Flaxlin Oy) on rakenteilla Pohjan kuntaan. Sen tuotantolinjan kapasiteetti tulee vastaamaan suunnilleen jo toimivien laitosten yhteistä kapasiteettia, eli noin 300 000 kuutiota eristevillaa. Määrä riittää noin 6000 keskikokoisen omakotitalon eristämi- seen, joka vastaa noin kolmannesta Suomen arvioidusta omakotirakentamisesta. Suo- men markkinoista on tässä vaiheessa tarkoi- tus saada noin 10 % lopun tuotannon men- nessä pohjoismaiden markkinoille. Tuotan- toon tarvitaan useita tuhansia hehtaareita kuitupellavaa. Määrä on suuri, kun otetaan huomioon, että kuitupellavan viljelyala on viime vuosina ollut vajaa 1000 ha (Maaseu- dun tulevaisuus 1999a). Esko Eskola (Suomen pellavantuottajat Oy, suullinen tiedonanto 6.3.2000) Suomen Pellavantuottajat Oy:stä ja Flaxlin Oy:stä kertoo, että uuden tehtaan on tarkoitus aloittaa tuotanto keväällä 2000, ja vähitel- len siirtyä käyttämään kotimaista pellavaa. Ainakin alkuvaiheessa kaikki kuitu on tar- koitus ajaa lämpöeristeeksi, koska pitkän aivinakuidun kysyntä kotimaassa on pientä. Tehtaan kannattavuuslaskelmissa kuidus- ta on varustauduttu maksamaan 3–3,50 mk/kg, jos päistärepitoisuus on alle 10 %. Parhaillaan selvitetään mahdollisuutta ostaa myös käsittelemätöntä pellavaa. Tämä edellyttää, että myös päistäreille löy- detään teollinen hyödyntäjä. Pellavan var- sissa on 70 % päistäreitä, ja niiden kuivaa- minen ja kuljettaminen aiheuttaa kuidulle lisähintaa, ellei päistäreille kyetä luomaan markkinoita, joilta saatava hinta korvaa nii- den käsittelyn. Esimerkiksi energiakäytössä päistäreiden arvo on vajaat 20 p/kg, oletta- en että niiden lämpöarvo vastaa puuta ja hintana käytetään hakkeen tai turpeen hin- taa kaukolämpölaitoksella Tähän asti päistäreiden hyötykäytöstä ei olla oltu kiinnostuneita, koska määrät ovat olleet pieniä ja hajallaan. Jos kuitupellavan sopimusviljely nousee useisiin tuhansiin hehtaareihin, päistärettä tulisi niin paljon että sillekin saattaa löytyä teollinen hyö- dyntäjä, esimerkiksi kuitulevyn valmistaja, toteaa Eskola. Pellavalujitteiset komposiitit Pellavan käyttö lujitemateriaaleina erilaisis- sa komposiiteissa on voimakkaan tutki- muksen kohteena. Pellavakuitu on yksi lu- 18 Taulukko 4. Suomeen perustetut tai perusteilla olevat lämmöneristeen valmis- tajat. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:27 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 jimpia luonnonkuituja, jolla voidaan esi- merkiksi korvata lasikuitua kulutuskestä- vyyttä vaativissa osissa mm. autoteollisuu- dessa. Sen etuna on erityisesti kestävyys, tuotteiden kierrätettävyys ja biohajoavuus. Ongelmia tuottaa pellavan kuitujen pituu- den, paksuuden ja lujuuden vaihtelu. Kui- tujen fraktioinnilla sekä bioteknisellä modi- fioinnilla haitat voidaan eliminoida. Esimer- kiksi Murphy et al. (1997) esittävät vaati- vimpiin erikoiskomposiitteihin ja pinnoit- teisiin käytettäväksi peruskuituja, jotka tuotetaan teollisesti esimerkiksi höyryräjäh- dystekniikalla. Vähemmän vaativissa koh- teissa voidaan käyttää normaalia lyhytkui- tua, kuten rohdinkuitua. Erikoiskomposii- teissa on mahdollista päästä samaan hinta- tasoon kuin tekstiiliteollisuudessa (n. 10 mk/kg). EU:n 5. puiteohjelmassa on vuoden 2000 alussa käynnistynyt laaja yhteishanke, jossa tutkitaan pellavakuitujen käyttöä au- toteollisuuden eri kohteissa. Suomesta hankkeessa on mukana FinFlax Oy. Pellavakuidun ja sivujakeiden käyttö kasvualustana Kasvualustat voivat sisältää päistärettä jopa 20 %. Nämä tuotteet ovat vaihtoehto kivi- villa-alustalle kasvihuoneissa (Luostarinen et al. 1998). Kostuneen mineraalivillan hä- vittäminen vaatii paljon energiaa, mutta pellavakuitu tai -päistäre voidaan kompos- toida tai polttaa käytön jälkeen. Pellavakui- tu maatuu kasvukaudessa, joten se ei sovel- lu monivuotisten kasvien tuotantoon. Kas- vihuonetomaatin ja -kurkun tuotannossa on saatu lupaavia tuloksia, tosin valmistus- menetelmää on kehitettävä, jotta alusta ei painu liikaa kasvukauden aikana. Kasvualustoja voidaan valmistaa myös sienten viljelyyn. Tällöin päistärepitoisuus voi olla vieläkin suurempi. Sellun ja paperin valmistus pellavasta Pellavan pitkä vahva kuitu sopii erinomai- sesti erityistä lujuutta vaativiin erikoiskoh- teisiin kuten setelipaperiin, savukepaperiin ja raamattupaperiin. VTT ja TKK ovat yh- dessä teollisuuden kanssa kehittäneet pelto- kasveille sopivaa keittomenetelmää. Koe- keitot ja alustava tuotannon kustannusar- vio osoittavat, että pellavamassan tuotanto on havupuumassaan verrattuna kilpailuky- kyistä raaka-aineen (pellavan korren) mak- saessa 40 p/kg. Massa sietänee suuremman- kin raaka-ainehinnan, koska kilpailevaa ha- vukuitumassaa tarvitaan kaksi kertaa enemmän samojen armeerausominaisuuk- sien saavuttamiseksi. Pellava- ja varsinkin hamppukuitujen vedensitomiskyky on osoittautunut myös hyväksi. Näiden kuitujen käyttöä nesteen- imeytysmattona tutkitaan parhaillaan. Vaipoissa ja sellumassoissa pellavakui- dun hinnan määrää markkinasellun hinta. Erona lämmöneristeisiin on kuitenkin se, että varsinkin kevätkorjattu varsimassa voi- daan käyttää kokonaan kuiduntuotantoon, eikä päistäreitä tarvitse erottaa. Pellavan tukijärjestelmät Uusien tai uusvanhojen viljelykasvien tut- kimuksessa on voimakkaasti painotettu sitä, että tuotantoa ei saa perustaa tukien varaan. Tämä on ymmärrettävä sitä taustaa vasten, että teollisuus ei mielellään tee uusia investointeja, jos raaka-aineen tuotanto on tukipolitiikasta riippuvaista. Erityisesti uu- sien kasvien tukipolitiikka on ollut häily- vää; tuet ovat muuttuneet varsin nopeasti, eikä jatkuvuuteen ole voinut luottaa. Jat- kossa näyttää siltä, että öljypellavan tuki asettuu viljan tukien tasolle, ja kuitupella- van prosessointituki poistuu. Tuotanto on siis suunniteltava kannattamaan ilman merkittäviä tukiaisia. 19 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:28 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Öljypellava on kuulunut EU:n peltokas- vien tukijärjestelmään, sen cap-tuki on ollut vuosina 1996–1999 A-alueella hieman yli 1000 mk/ha, B-C1 -alueilla noin 850 mk/ha ja C2-C4 -alueilla noin 700 mk/ha parempi kuin vastaava viljan tuki. Agenda 2000 muuttaa öljypellavan kilpailukykyä viljaan nähden varsin radikaalisti: vuonna 2000 öl- jypellavan tuki on vain noin 200 mk/ha pa- rempi kuin viljalla. Syynä on öljypellavan tuen väheneminen ja kuivauskorvaus, jota öljypellavalle ei myönnetä. Vuonna 2002 öljypellavan ja viljan cap-tuki tulevat ole- maan samalla tasolla (63 euroa/tonni). Li- säksi viljalle on edelleen luvassa kuivauskor- vausta 19 euroa/tonni, jota pellavalle ei tällä tietoa ole luvassa (Lehmusvuori, MMM, suullinen tiedonanto 1.3.2000). Öljypellava on LFA-tuen suhteen sa- massa asemassa kuin vilja. Sen sijaan ympä- ristötuen lisätoimenpiteisiin saattaa olla tu- lossa pellavalle lisätukea, jos Suomen esitys hyväksytään komissiossa. Kaiken kaikkiaan näyttää kuitenkin siltä, että öljypellavan tuet asettuvat varsin lähelle viljan tukia. Nähtäväksi jää, miten 700–1000 mk/ha tuen katoaminen kannattavuuslaskelmasta vaikuttaa öljypellavan viljelyinnostukseen. Öljypellavaa on voinut viljellä myös niin sanotulla non-food -kesannolla, jos loppu- tuote on käytetty muuhun kuin ravinnon tai rehun tuotantoon. Vuonna 1995 pella- vaa viljeltiin non-food -kesantokasvina 195 ha:n alalla, vuosina 1998–1999 ei lainkaan. Kuitupellava ja kuituhamppu eivät kuulu peltokasvien tukijärjestelmään, vaan niillä on oma tukijärjestelmänsä, johon liit- tyy velvoite sadon prosessoinnista. Näitä tukia haetaan sadonkorjuun jälkeen, vii- meistään 30. marraskuuta viljelyvuonna. Tämä takaraja on tehnyt Helsingin yliopis- ton maa- ja kotitalousteknologian laitoksel- la kehitetystä kevätkorjuumenetelmästä käytännössä tukikelvottoman, vaikka sa- don kevätkorjuu saattaisi olla edullista pro- sessoinnin ja varastoinnin kannalta. Kuitu- pellavan tuesta on maksettu 1/4 viljelijälle ja 3/4 hyväksytylle jatkojalostajalle. Vuon- na 2000 rohkimattomana liotetun kuitu- pellavan kokonaistuki on noin 3600 mk/ha ja muun kuitupellavan 4200 mk/ha. Tästä siis 1/4 tulee viljelijälle ja 3/4 jatkojalostajal- le, joko voi olla viljelijä itse. Kuitupellavan tukijärjestelmä on kui- tenkin muuttumassa, tässä esitetyt tiedot ovat ennakkotietoja (EU comission 1999). Esitys on, että kuitupellavan viljelytuki vas- taisi öljypellavan cap-tukea. Kuiduttamis- eli prosessointituki maksettaisiin jalostajal- le todellisten tuotettujen kuitutonnien pe- rusteella. Tekstiilituotantoon menevän pit- kän kuidun tuki olisi nouseva siten, että markkinointivuonna 2000/01 tuki olisi 60 euroa/kuitutonni ja markkinointivuonna 2005/06 jo 200 euro/kuitutonni. Vastaa- vasti tekniseen käyttöön menevän lyhyen kuidun prosessointituki olisi 40 euroa/kui- tutonni markkinointivuoteen 2004/2005 asti, jonka jälkeen se loppuisi. Prosessointi- tukeen on väärinkäytösten estämiseksi esi- tetty myös vaatimusta, että käsitellyn kui- dun seassa saisi olla päistärettä korkeintaan 5 %. Eristevillan tuotantoa ajatellen tämä raja on varsin tiukka, koska se on maatilojen kuidutuslaitteistoilla mahdoton saavuttaa. Lisäksi päistäreiden mukana menetetään myös kuitua, jolloin saanto pienenee. EU:n kuitupellavatuotantoa ollaan kiin- tiöimässä, maakohtaiset kiintiöt jaetaan to- dennäköisesti viljelyhistorian perusteella. Suomelle on väläytelty noin 1000 kuituton- nin kiintiötä tekniseen käyttöön menevälle lyhyelle kuidulle. Tämä vastannee noin 1000 ha:n pinta-alaa (Virolainen, MMM, suullinen tiedonanto 1.3.2000). Todetta- koon, että Suomeen ollaan rakentamassa eristevillan tuotantokapasiteettia noin 10- kertaisen alan tuotannolle (Maaseudun Tu- levaisuus 1999b). Kiintiöllä ei tosin ole ko- vin paljoa merkitystä, koska lyhyen kuidun prosessointituki loppunee joka tapauksessa vuoteen 2005 mennessä. Viljelytukeen kiintiöllä ei näillä näkymin ole vaikutusta. 20 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:28 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johtopäätökset Sekä öljy- että kuitupellavan viljely perus- tuu Suomessa pääosin sopimusviljelyyn. Öl- jypellavan öljy ja rouhe ovat vakiinnutta- neet asemansa rehu- ja elintarvikekäytössä, ja markkinoilla on tilaa myös suuremmalle tuotantomäärälle. Lähivuosina nähdään, kuinka suunnitellut tukimuutokset vaikut- tavat öljypellavan viljelyinnostukseen. Joka tapauksessa lajike- ja viljelytutkimus on kyennyt palauttamaan lähes kadonneen vil- jelyosaamisen ja saanut kotimaisen lajikeja- lostuksen hyvälle alulle. Pellavan öljyn ja rouheen terveydelliset ominaisuudet ovat herättäneet kuluttajien kiinnostuksen, jota lisääntyvä luomuviljely vahvistaa. Nykyinen kuitupellavan viljelyala käy- tetään pääosin tekstiileihin. Pellavakuidun hyväksikäytölle on syntymässä merkittä- västi lisää teollista potentiaalia lämpöeris- teiden tuotannossa, kunhan juuri käynnis- tyneet ja rakenteilla olevat tuotantolaitok- set saavat tuotannon ja markkinoinnin käyntiin. Mikäli ne siirtyvät käyttämään kotimaista raaka-ainetta, niiden kuitutarve tulee olemaan yli 10-kertainen nykyiseen viljelyalaan verrattuna. Näin suuri pellava- alan lisääminen on haaste sekä viljelijöille että teollisuudelle. Lämpöeristeen raaka-ai- neesta ei ole mahdollista maksaa kovin kor- keata hintaa, joten tuotannon logistiikka on saatava sujumaan. Ongelmana on kuidun suhteellisen pie- ni osuus kasvissa, kuljetuskustannukset ja sadon kuivaustarve. Kuljetustaloudelliset seikat puoltavat kuidun erottelua tilalla tai sen läheisyydessä, jotta vähäarvoisia päistä- reitä ei tarvitse kuljettaa. Toisaalta teolli- suus kaipaa tasalaatuista raaka-ainetta, jota on vaikea tuottaa tilakohtaisilla käsittely- menetelmillä. Onkin todennäköistä, että maatilojen ja eristetehtaan välille tarvitaan jatkojalostaja, joka kokoaa toimituserät ja tasoittaa raaka-aineen vaihtelua. Kuitupellavan tuotannon kannattavuus riippuu olennaisesti siitä: – minkälaiset ja kuinka maksukykyiset markkinat eri kuitujakeille ja päistäreille kyetään luomaan – miten kuitusaanto saadaan maksimoitua (kuitupitoisuus, liotus- ja käsittelyteknii- kat) – miten massan käsittely voidaan minimoi- da, erityisesti kuljetus- ja kuivauskustan- nuksen osalta – miten lainsäädäntö tukee kierrätettävien ja biohajoavien tuotteiden käyttöä (ver- rattuna esimerkiksi lasikuidun ja kivivil- lan käyttöön), ja – miten korvaavien tuotteiden hintataso kehittyy (esimerkiksi eristeinä käytettä- vien kuitujen hintatasoon vaikuttaa pit- källä aikavälillä markkinasellun hinta). Pellavan varren jakeiden mahdollisim- man monipuolinen hyödyntäminen on edellytys tuotannon kannattavuudelle. Tekstiilikuitujen ja vaativien komposiittiso- vellutusten osalta on mahdollista päästä yli 10 mk tuottoihin kuitukiloa kohden. Ns. rohdinkuidun osalta hintaodotukset ovat 2–4 mk/kg, ja päistäreen osalta 0–20 p/kg. Siten pienikin osuus arvokasta kuituosiota vaikuttaa voimakkaasti tuotannon kannat- tavuuteen. Lisäksi eri käyttömuodot, joilla on erilaiset laatuvaatimukset, antavat jous- toa ja tarjoavat varmuutta markkinoista nii- näkin vuosina, jolloin ensiluokkaisen sadon tuottaminen epäonnistuu (mm. Murphy et al. 1997). Tämä edellyttää, että on olemassa tuotantoinfrastruktuuri, joka voi hyödyn- tää erilaisia laatujakeita. Pellavan osalta täl- laisessa tilanteessa ei vielä olla. Tilanne voi Suomessakin muuttua melko nopeasti, jos eristeteollisuus lähtee hyvin käyntiin, ja sa- malla eräät vaativat komposiittisovellutuk- set, joista on käynnissä kansallisia ja EU-ra- hoitteisia hankkeita, onnistuvat pääsemään markkinoille. Tutkimushankkeiden pohjalta on näh- tävissä useita mahdollisuuksia kehittää edelleen pellavan kuidun erotuksen tekno- logioita. Helsingin yliopiston maa- ja koti- talousteknologian laitoksella kehitetty pel- lavan ja kuituhampun kevätkorjuu vaikut- taa lupaavalta ja kustannustehokkaalta lio- tus- ja korjuumenetelmältä. Talviliotuksen 21 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:28 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 onnistuessa kuidut saadaan irtoamaan var- sista ilman normaalisti selluprosessissa tar- vittavaa keittoa. Kuidun prosessointi dry- line -menetelmällä puhalluseristeeksi ku- luttaakin energiaa vain noin 200 kWh/ton- ni kuiva-ainetta. Kevätkorjuu ei ole ollut tukien mukainen korjuumenetelmä, mutta tilanne tulee uuteen valoon, jos tuet muu- tenkin ovat jäämässä pois. Oulun yliopiston hankkeiden tuloksena on saatu lupaavaa näyttöä entsymaattiseen liotukseen perustuvasta teknologiasta, joka avaa lisämahdollisuuksia pellavan ja mui- denkin kuitukasvien liotusprosessin hallin- taan ja optimointiin korkea- ja tasalaatuisen kuidun saannin varmistamiseksi. Pellavan viljelyn talouden kannalta kasvin kokonaishyödyntäminen vaikuttaa elintärkeältä. Siten kuitupellavan siemen ja öljypellavan kuitu tulisi hyödyntää nykyistä paremmin. Keski-Euroopassa on jo sekalajikkeita, jotka tuottavat kuitua ja siemeniä suunnilleen vastaavasti kuin nykyiset kuitu- tai öljypellavalajikkeet. Viljelyn ja kuidun prosessoinnin kannalta niissä ei myöskään näyttäisi olevan sellaisia eroja, jotka estäisivät jomman kumman käytön siementen tai kuidun tuotantoon. Suomessakin öljy- ja kuitupellavan vilje- lyalojen yhdistäminen loisi lisää poten- tiaalia kummankin hyödyntämiselle. Kirjallisuus EU Commission 1999. “Commission proposes re- form of flax and hemp sector”. EU Commission Press Relief IP/99/831. Brussels. Belgium. EU DG VI 1998. Examen de la situation du marché du lin et du chanvre (conformément à l’article 8 du règlement). Document de travail des Services de la Commission. Europeennes Commission, DG VI/C/4, 1998, 27 p. CEE 1172/71. EU:n rahoittamat pellavahankkeet vuosina 1982– 1999. Cordis-haku 15.2.2000. Euroflax Newsletter 1998. An information Bulletin of the FAO European Cooperative Research Network on Flax and other Bast Plants 2(10). 34 p. ISSN 1429-8090. FAO 1998. FAO Quarterly Bulletin of Statistics Vol. 11, 33/4. Industrial fibre crops 1994. Increased application of domestically produced plant fibres in textiles, pulp and paper production, and composite materials. European Commission, DG XII, 1994. 249 p. EUR 16101 EN. Kanta-Oksa, R. 1992. Uusi pellavakirja. 2. täyden- netty painos. Sonkajärvi: Ylä-Savon instituutti. 95 p. Klemola, E. 1991. Kuitupellavan viljely - viljelytek- niikka, tuotantoedellytykset ja -kustannukset. Työ- tehoseuran maataloustiedote 405(14/1991). Raja- mäki: Työtehoseura. 8 p. ISSN 0782-6788. Luostarinen, M., Reijonen, A., Mäkinen, M. & Pirkkamaa, J. 1998. Öljypellavan kuidun hyödyntä- minen. Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja A 45. Jokioinen: Maatalouden tutkimuskes- kus. 50 p. ISSN1238-9935, ISBN 951-729-528-6. Maa- ja metsätalousministeriö 1995. Non-food -tut- kimuksen linjat 1995–2000. Työryhmämuistio MMM 1995:11. Helsinki: Maa- ja metsätalousminis- teriö. 81 p. ISSN 0781-6723. Maa- ja metsätalousministeriön tietopalvelukeskus, TIKE. Integroitu hallinto- ja valvontajärjestelmä, IACS. Maaseudun Tulevaisuus 1999a. Suuri pellavaeris- tetehdas valmistuu Pohjan kuntaan 5.10.1999: 5. – 1999b. Komission pellavaesitys ei ota huomioon jalostushankkeitamme 11.11.1999: 16. Murphy, D.P.L, Georg, H. & Bockisch, F.-J. 1997. Infrastructure for the exploitation of bast fibre crops in industry. In: Natural fibres. Special edition. Flax and other bast plants symposium 30 September and 1 October 1977, Poznan, Poland. Institute of natural fibres, coordination centre of the FAO Euro- pean cooperative reserch network on flax and other bast plants acting within ESCORENA system. p. 162–163. Sharma, H.S.S. & Sumere, C.F. van (eds.) 1992. The biology and processing of flax. Belfast: M Publi- cations. 527 p. 22 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:28 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Öljypellavan jalostus ja viljelytekniikka Matti Luostarinen1), Hannele Sankari2), Juha Vilkki3) & Juha Pirkkamaa4) 1) Maatalouden tutkimuskeskus, Luonnonvarojen tutkimus, Luonnonvarat, 31600 Jokioinen, matti.luostarinen@mtt.fi 2) Maatalouden tutkimuskeskus, Kasvintuotannon tutkimus, Peltokasvit ja maaperä, 31600 Jokioinen, hannele.sankari@mtt.fi 3) Boreal Kasvinjalostus Oy, Myllytie 10, 31600 Jokioinen, juha.vilkki@borealpb.com 4) Agropolis Oy, 31600 Jokioinen, juha.pirkkamaa@agropolis.fi Tutkimuksen, kasvinjalostuksen, sekä ke- hittämis- ja yritystoiminnan yhteistyöpro- jektin tavoitteena oli vuosina 1995–1997 kehittää pellavan, erityisesti öljypellavan viljelyä ja jatkojalostusta. Kasvinjalostus- osassa öljypellavan lajikejalostustyö Suo- messa jatkui ja vahvistui. Käyttöön saatiin entistä monipuolisempi ja laajempi jalostus- aineisto uusien öljypellavalajikkeiden kehit- tämiseksi. Viljelyteknisissä kokeissa suoma- laisten jalosteiden todettiin sopivan parhai- ten viljelyyn mm. aikaisuutensa ja tasaisen sadontuottonsa vuoksi. Lannoituskokeet osoittivat, että aitosavi- ja hietasavimailla kasvaessaan vaatimaton öljypellava tuotti hyviä siemen- ja varsisatoja hyvinkin pienin lannoituspanoksin. Projektin aikana yhteis- työ tutkimuksen ja yrityselämän välillä tii- vistyi ja useita uusia tutkimus- ja tuotekehi- tysprojekteja käynnistyi. Projekti vaikutti myös pellavan sopimustuotantoalan eli hyö- dynnettävän raaka-ainetuotannon kasvuun, tuotevalikoiman monipuolistumiseen sekä alan kansainvälistymiseen. Avainsanat: kuitupellava, öljypellava, lajikkeet, jalostus, lannoitus, tuotekehitys Cultivation management of linseed and processing techniques of flax and linseed The aim of the project on research, plant breeding, development and entrepreneur- ship cooperation (1995–1997) was to create new opportunities for linseed and flax culti- vation, with the emphasis on linseed varie- ties and their processing. A major effort was put into the development of new cultivars of linseed. The range of materials for plant breeding work was expanded with a view to developing new linseed cultivars. The culti- vation experiments demonstrated that the new Finnish varieties are better adapted to the Finnish climate than imported ones due to early crop maturity and the small fluctua- tion in seed yields between growing seasons. Fertilization trials carried out in heavy clay 23 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:29 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 and sandy clay soils showed that the unde- manding linseed produces a good seed and stem yield, even with low fertilizer inputs. Cooperation between research and entre- preneurs intensified during the project and led to a number of new R&D projects. The project also contributed to the expansion of contract cultivation as seen in the increased production of raw materials, more diversi- fied product range, and greater internation- alization of the field. Key words: flax, linseed, plant breeding, fertilization, research & development Johdanto Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1995–1997 rahoittamaan hankkeeseen ”Pellavan viljelyn ja jatkoja- lostuksen kokonaisvaltainen hyödyntämi- nen Forssan ja Someron talousalueilla” (Luostarinen et al. 1998). Tarve pellavan tuotantoa tukevaan monipuoliseen tutki- mustyöhön heräsi 1990-luvun alussa, jol- loin öljypellavan viljely käynnistyi Suomes- sa uudelleen. Somerolle vuonna 1993 pe- rustettu Elixi Oil Oy aloitti öljypellavan so- pimusviljelyn muutamalla kymmenellä hehtaarilla ja pienimuotoisella siementen kylmäpuristuksella öljyksi. Samana vuonna laskettiin kauppaan myös uusi Maatalou- den tutkimuskeskuksessa (MTT) jalostettu kotimainen Helmi-öljypellavalajike (Vilkki 1993). Boreal Kasvinjalostus Oy jatkoi öljy- pellavan jalostustyötä. Projektin päämääränä oli edistää pella- van viljelyä ja jatkojalostusta sekä moni- puolistaa sen kokonaisvaltaista hyötykäyt- töä varsinkin Forssan ja Someron talousalu- eilla. Tavoitteeseen pyrittiin yhdistämällä tieteellisistä osaamista ja kehittämistä sekä yritystoimintaa. Kasvinjalostuksen avulla haluttiin kehittää Suomen olosuhteisiin so- piva, aikainen, viljelyvarma ja rasvahappo- koostumukseltaan edullinen öljypellavan lajikeaineisto. Viljelyteknisissä tutkimuk- sissa kehitettiin öljypellavan viljelymenetel- miä siemensadon määrän ja laadun opti- moimiseksi sekä selvitettiin myös varsiston korjuuedellytyksiä. Öljypellavan jalostus ja siementuotanto – Osaprojekti I Kasvinjalostuksen tehtävänä on kehittää Suomen ankariin ilmasto-oloihin soveltuvia kasvilajikkeita sekä parantaa pysyvästi kas- vilajikkeiden sadon kemiallisia ja fysikaali- sia ominaisuuksia. Vain riittävän aikaiset pellavalajikkeet takaavat öljypellavan sato- varmuuden Suomessa. Boreal Kasvinjalos- tus Oy:n Helmi-lajike on vaikuttanut mer- kittävästi öljypellavan viljelyn ja jatkojalos- tuksen nykyiseen kasvuun Suomessa. Ulko- maiset lajikkeet ovat Suomen kasvuoloissa osoittautuneet liian myöhäisiksi, mutta toi- saalta satopotentiaaliltaan Helmiä huomat- tavasti paremmiksi. Tämän osaprojektin ajatuksena oli yh- distää kotimaisen pellava-aineiston aikai- suus ulkomaisten lajikkeiden satoisuuteen uudella öljypellavan risteytysohjelmalla. Tuloksena syntyvien uusien kotimaisten öl- jypellavalajikkeiden avulla haluttiin paran- taa viljelyn taloudellista kannattavuutta. Tavoitteiksi asetettiin: – kasvuajan lyhentäminen viljelyvarmuu- den parantamiseksi – satotason kohottaminen viljelyn kannat- tavuuden parantamiseksi – öljyn laadun parantaminen teollisuuden uusiin haasteisiin vastaamiseksi 24 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:29 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Aineisto ja menetelmät Osaprojekti I:n alkaessa kesällä 1995 perus- tettiin olemassa olevista jalostus- ja lajikeai- neistoista vertaileva lajikekoe. Siinä suoma- laista linja-aineistoa vertailtiin ulkomaisiin lajikkeisiin. Lajikekokeita on tehty yhteis- työssä MTT:n sekä Ålands försökstationin kanssa. Näiden lajikekokeiden perusteella valittiin risteytysvanhempia uutta jalostus- ohjelmaa varten. Risteytysvanhempina käytettiin aikaisia suomalaisia ja satoisia ul- komaisia öljypellavalajikkeita mm. Ruotsis- ta, Kanadasta, Englannista ja Romaniasta. Risteytykset tehtiin kasvihuoneissa. Ristey- tysten onnistumisprosentti oli onneksi kor- kea heti projektin alkaessa, vaikka uusin ris- teytystekniikka jouduttiin opettelemaan kirjallisuudesta. Jalostusohjelman risteytykset tehtiin pääosin kesällä ja syksyllä 1995. Vuosina 1995–1997 risteytyksistä ehdittiin kasvat- taa viisi uutta sukupolvea sekä kerätä ja analysoida satoja valioyksilöitä. Kasvatta- malla ensimmäiset ja talviaikaiset sukupol- vet kasvihuoneissa nopeutettiin jalostustyö- tä huomattavasti. Heti kun siementä saatiin kasvihuoneelta riittävästi, kylvettiin uutta linja-aineistoa pellolle yksilöriveiksi ja pie- niksi ruuduiksi. Pellolla aineistoja havain- noitiin aikaisuuden, pituuden, lakoutuvuu- den ja kukan värin suhteen. Kemian labora- torioissa tehtiin öljyn määrän ja laadun määritykset. Jälkeläistöt valittiin jatkoon enimmäkseen aikaisuuden perusteella. En- simmäiset lisäysruudut perustettiin kesällä 1997 ja niiden uutta linja-aineistoa saatiin vertaileviin lajikekokeisiin kesällä 1998. Uuden risteytysohjelman rinnalla on myös jatkojalostettu ennen tämän projektin alkua olemassa olleen linja-aineiston aitout- ta. Öljypellavalla viralliset lajikekokeet aloitettiin vuonna 1996. Niissä testattiin linjoja Bor 13 (1996) ja Bor 18 (1997). Mit- tarilajikkeena oli Boreal Suomen Kasvinja- lostuksen Helmi. Uudet linjat ovat olleet Helmiä 1–3 vuorokautta aikaisempia ja ku- takuinkin yhtä satoisia. Tulokset ja niiden tarkastelu Öljypellavan lajikejalostuksen jatkuminen ja vahvistuminen suomalaisessa kasvinjalos- tuksessa on yksi tämän projektin merkittä- viä tuloksia. Nyt käytettävissä on entistä monimuotoisempi ja laajempi jalostusai- neisto uusien öljypellavalajikkeiden kehit- tämiseksi. Uuden lajikkeen jalostaminen risteytyksestä kauppalajikkeeksi kestää vä- hintään 10 sukupolvea. Tämän projektin aikana syntynyt uusi linja-aineisto tarjoaa uuden vuosituhannen alkaessa Helmi-öljy- pellavalle varteenotettavia kilpailijoita niin satoisuuden kuin viljelyvarmuudenkin suh- teen. Öljypellavan viljelytekniikka – Osaprojekti II Viljelyteknisten tutkimusten tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa öljypellavan viljely- menetelmistä siemensadon määrän ja laa- dun optimoimiseksi. Aineisto ja menetelmät Maatalouden tutkimuskeskuksessa toteu- tettiin vuosina 1995–1997 yhteensä 10 öl- jypellavakoetta, joissa vertailtiin öljypella- valajikkeiden ja lannoituksen (pääravinteet N, P ja K) vaikutusta siemen- ja varsisatojen määriin ja laatuominaisuuksiin. Kokeet pe- rustettiin aitosavi- ja hietasavimaille, jotka ovat öljypellavan nykyisenkin pääviljelyalu- een, Varsinais-Suomen, yleisimpiä maalaje- ja. 25 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:29 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Tulokset ja niiden tarkastelu Kokeet osoittivat, että öljypellava, toisin kuin kuitupellava, sopii hyvin viljeltäväksi savimailla. Kotimaisten jalosteiden todettiin sopi- van meillä parhaiten viljelyyn mm. aikai- suutensa ja tasaisen satoisuutensa vuoksi. Ulkomaisten lajikkeiden usein parempi öl- jysaanto (kg/ha) saattaa kuitenkin houku- tella viljelijää niiden viljelyyn. Aikaisimpi- enkaan öljypellavalajikkeiden puintiin on silti harvoin mahdollista ryhtyä elokuun puolella, joten kotimaisten jalosteiden sel- keästi lyhyempi kasvuaika tekee niistä vilje- lyvarmempia. Viljelijästä riippumattomat tekijät, sääolot, näyttivät tämän koesarjan perusteella vaikuttavan viljelytekniikkaa enemmän öljypellavan sadontuottoedelly- tyksiin. Pääravinteiden lannoitustasojen muut- taminen ei juurikaan aiheuttanut selviä muutoksia siemen- tai varsisatoihin tai nii- den laatuun. Selvimmin vaikutti typen lisä- ys: se lisäsi kasvustokorkeutta ja varsisatoja sekä nosti siemenen valkuaispitoisuutta ja laski öljypitoisuutta. Fosforilannoitus an- nettiin ”starttifosforina” kylvöriviin, mutta toisin kuin viljat, öljypellava ei näyttänyt hyötyvän siitä mitenkään. Öljypellava ei näyttäisi pystyvän hyödyntämään ylimää- räistä lannoitusta. Lannoitustasokokeet osoittivat päinvastoin, että aitosavi- ja hie- tasavimailla kasvaessaan vaatimaton öljy- pellava tuotti hyviä siemen- ja varsisatoja hyvinkin pienin lannoituspanoksin. Näiden viljelykoetulosten perusteella voidaankin sanoa, että öljypellavan lannoitukseen savi- maalla riittää alle 60 kg N/ha. Sopivin Pel- lon Y-lannos kannattaa valita fosfori- ja ka- liumlannoituksen osalta viljavuusanalyysin perusteella. Kun viljavuusanalyysi näytti tyydyttävää pellon P- ja K-tasoa, fosforilan- noituskokeen 0 kg P/ha-käsittely ja ka- liumkokeen 0 kg K/ha-käsittely tuottivat yhtä suuret siemen- ja varsisadot kuin ky- seisiä lannoitteita saaneet käsittelytkin. Tässä koesarjassa selvitettiin ensim- mäistä kertaa Suomessa öljypellavan varsi- satojen ja varsien niinikuidun määrä. Lajik- keesta riippuen kuitupitoisuus oli 13–19,5 %. Varsisatojen korjuuedellytyksiä tutkit- taessa havaittiin, että varsikosteus laski sie- menten puintihetkellä todetusta 50–60 %:n kosteudesta alle 20 %:iin jopa vuoro- kauden kuluessa. Ulkomaisten lajikkeiden myöhäinen korjuuajankohta vähensi epäva- kaan sään takia mahdollisuuksia saada var- sitavara kuivana talteen. Projektin koordinointi Projektissa pyrittiin hyödyntämään sekä suomalaista että ulkomaista osaamista pel- lavan monipuolisemmaksi tuotteistamisek- si ja sitä kautta viljelyalojen kasvattamiseksi varsinkin Forssan ja Someron talousalueilla. Mahdollinen yhteistyö yritysten ja tutki- muksen kanssa kartoitettiin niin pellavan siemenen kuin kuidunkin hyödyntämiseksi. Lisäksi käynnistettiin useita uusia tutki- mukseen ja kehittämiseen liittyviä tai sitä sivuavia valtakunnallisia ja alueellisia pro- jekteja. Ulkomaiset yhteydet avattiin YK:n Maatalous- ja elintarvikejärjestön, FAO:n, koordinoiman European Cooperative Re- search Network on Flax and other Bast Fib- res -verkoston kautta osallistumalla yhtei- siin seminaareihin (Luostarinen & Pirkka- maa 1997) ja kutsumalla Suomeen asian- tuntijoita. Ensimmäinen yhteinen viljeli- jöille, yrityksille, tutkijoille ja neuvojille tar- koitettu pellavaseminaari järjestettiin 14.3. 1996 Jokioisilla (Luostarinen & Pirkkamaa 1996). Projektin alkuvaiheessa syntyi aja- tus erityisestä pellavateeman ympärille ra- kentuvasta myynti- ja näyttelykeskuksesta, ja se johti pellavakeskuksen perustamiseen Somerolle vuonna 1998. 26 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:29 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Tulokset ja niiden tarkastelu Projektin aikana yhteistyö tutkimuksen ja yritystoiminnan välillä tiivistyi ja johti usei- den uusien tuotekehitys- ym. projektien syntyyn. Näistä mainittakoon erityisesti öl- jypellavan kuidun hyväksikäyttöä sekä luonnonmukaisesti tuotetun kuitu- ja öljy- pellavan tuotannon mahdollisuuksia selvit- täneet projektit. Öljypellavan vuotuinen viljelyala vakiintui n. 2000 ha:n tasolle Suo- messa ja pääosa siitä sijoittui Someron seu- dulle. Projekti vaikutti osaltaan pellavaöl- jystä ja -rouheesta kehitettyjen tuotteiden, erityisesti terveydelle edullisten elintarvik- keiden ja eläinravintotuotteiden, valikoi- man monipuolistumiseen. Myös pellavan lyhyen kuidun käyttömahdollisuuksia sel- vitettiin, vaikka pellavan siemenen ja kui- dun yhtäaikainen hyödyntäminen hakeekin Suomessa vielä muotoaan. Projektin toi- mesta pellava-alan kansainväliset yhteydet lisääntyivät merkittävästi. Kirjallisuus Luostarinen, M. & Pirkkamaa, J. 1997. Compre- hensive utilization of flax cultivation and processing techniques in Finland. In: Proceedings of the Flax and other Bast Plants Symposium. Poznan, Poland, 30.9.-1.10.1997. p. 48–49. – & Pirkkamaa, J. 1996. Pellavaseminaari ’96, Jo- kioinen, 14.3.1996. Agropolis Oy, Suomen Pellava ry, Maatalouden tutkimuskeskus, Hämeen Ammat- tikorkeakoulu/Mustialan maatalousoppilaitos. 50 p. Moniste. –, Sankari, H., Vilkki, J. & Pirkkamaa, J. 1998. Pellavan viljelyn ja jatkojalostuksen kokonaisvaltai- nen hyödyntäminen Forssan ja Someron talousalu- eella. Jokioinen: Agropolis Oy. Boreal Suomen kas- vinjalostus. Maatalouden tutkimuskeskus. 37 p. ISBN 925- 5267-00-8. Vilkki, J. 1993. Helmi-öljypellava. Maatalouden tut- kimuskeskus, Tiedote 6/93. Jokioinen: Maatalou- den tutkimuskeskus. 8 p. ISSN 0359-7652. Hankkeen muita julkaisuja Hyövelä, M. 1995. Flax in Finland (posteri). In: Breeding for fibre and oil quality in flax. The Third meeting of the International Flax Breeding Re- search Group. St Valéry en caux, France, 7-8.11. 1995. –, Sankari, H. & Vilkki, J. 1996. Kotimainen öljypel- lavalajike on hyvä valinta. Koetoiminta ja käytäntö 53(9.3.1996): 15 –, Sankari, H. & Vilkki, J. 1997. Öljypellavan uudet kasvinjalostus- ja kasvinviljelytutkimukset. Koetoi- minta ja käytäntö 54(25.11.1997): 50. Sankari, H. 1998. Cultivation research on fibre hemp (Cannabis sativa L.) and linseed (Linum usi- tatissimum L.) with the goal of fibre production. In: Talvenmaa, P., Salonen, r. & Mäkinen, M. (eds.). The 1st Nordic Conference on Flax andHemp Proc- essing, Tampere, 10-12 August 1998. Proceedings and Abstracts. Tampere: Institute of Fiber, Textile and Clothing Science, Tampere University of Tech- nology. p. 43–46. ISBN 952-15-0019-0. – 1998. Kuituhampun (Cannabis sativa L.) ja öl- jypellavan (Linum usitatissimum L.) kuiduntuotan- non viljelytutkimukset. In: Talvenmaa, P., Salonen, R. & Mäkinen, M. (eds.). The 1st Nordic Conference on Flax and Hemp Processing, Tampere, 10-12 August 1998. Proceedings and Abstracts. Tam- pere: Institute of Fiber, Textile and Clothing Sci- ence, Tampere University of Technology. p. 47–50. ISBN 952-15-0019-0. –1999. Linseed (Linum usitatissimum L.) cultivars for seed and fibre production in Finland. In: Sixth Symposium on Renewable Resources and Fourth European Symposium on Industrial Crops and Products. Schriftenreihe ”Nachwachsende Rohstoffe”. Band 14. Munster: Landwirtschaftsver- lag Gmbh. p. 179–180. ISBN 3-7843-3019-3. – 1999. Variation of breaking tenacity and elonga- tion at break of the fibres among fibre hemp and lin- seed genotypes. In: Oil 1999. Kurzfassungen der Vorträge und Poster; 1. Symposium Öl- und Fas- erpflanzen, 8 – 9 September 1999. Lutherstadt Wit- tenberg. p. 52. – 2000. Linseed (Linum usitatissimum L.) cultivars and breeding lines as stem biomass producers. Journal of Agronomy & Crop Science (in press). – 2000. Bast fibre content, fibre yield and fibre qual- ity of different linseed genotypes. Agricultural and Food Science in Finland (in press). 27 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:30 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Öljypellavan varresta kuitukangastuotteita Matti Luostarinen1), Ahti Reijonen2), Mailis Mäkinen3) & Juha Pirkkamaa4) 1) Maatalouden tutkimuskeskus, Luonnonvarojen tutkimus, Luonnonvarat, 31600 Jokioinen, matti.luostarinen@mtt.fi 2) Laurinpuistikko 14 D 18, 80160 Joensuu 3) Tampereen teknillinen korkeakoulu, Tekstiili- ja vaatetustekniikan laitos, PL 589, 33101 Tampere, mmakinen@cc.tut.fi 4) Agropolis Oy, 31600 Jokioinen, juha.pirkkamaa@agropolis.fi Pellavasta on lyhyessä ajassa tullut varteen- otettava kasvi peltojemme uuskäyttöä suunniteltaessa. Taustalla on talouden in- tegroituminen sekä uusien tuotantovaihto- ehtojen ja teollisten prosessien etsintä. Täs- sä vuosina 1995–1997 tehdyssä tutkimuk- sessa haluttiin tutkia pellavaraaka-aineen soveltuvuutta tuotedifferointiin ja verkos- totaloudessa hyödynnettäväksi. Koko tuo- tantoketjun hallinta edellyttää usean ongel- makohdan ratkaisemista mm. öljypellavan kuidun hyödyntämistä, jotta tuotannon kannattavuus lisääntyisi. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää menetelmät, joilla öljypellavan varren kuitu voitaisiin hyödyntää teollisesti joko keh- ruussa tai kuitukangas- eli nonwoven-tuo- tannossa. Aluksi selvitettiin pellavan histo- riaa ja tuotantoa sekä nelikenttäanalyysillä tuotantoon liittyvät vahvuudet, heikkou- det, mahdollisuudet ja uhat. Öljypellavan ja kuitupellavan kuidun hienoudessa, lujuudessa ja venymässä ei ole oleellisia eroja. Öljypellavan kuitu on lyhy- empää kuin kuitupellavan, mutta soveltuu kuitukangastuotannon raaka-aineeksi. Kehruuta ja joitakin neulattuja tuotteita ajatellen ongelmana on kuitumateriaalin puhdistaminen päistäreistä. Käyttötarkoi- tukseen sopivien tuotantokoneiden suun- nittelu edellyttää vielä lisätutkimuksia. Teollinen toiminta voidaan aloittaa esimer- kiksi kasvihuoneiden kasvualustoista. Öljy- pellavan kuitu ei kilpaile kuitupellavasta saatavan pitkän kuidun kanssa. Sen sijaan kuitupellavan käsittelyssä syntyvä jätekui- tu voidaan hyödyntää öljypellavan kuitua jalostavissa prosesseissa. Avainsanat: pellava, kuidut, kehruu, tekniikka, tuotekehitys 28 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:30 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Utilization of linseed flax fibre Within a short time, flax has considerably expanded the potential alternative uses of agricultural land in Finland. Important fac- tors in this development are economic inte- gration, the search for new production op- tions and the introduction of new industrial processes in order to achieve multiproduct benefits, product diversification and the ad- vantages of network economics. With con- trol of the entire production chain in mind, many problems need to be solved. One of these is associated with the attempt of this research project to find a solution to the utilisation of linseed flax fibre, and thus to improve the profitability of oilseed flax pro- duction. The aim of this research, carried out in 1995–1997, was to find methods for the in- dustrial utilisation of oilseed flax fibre either in spinning or in nonwoven production. The report starts with a review of the history and production of flax and which a fourfold ta- ble analysis weighing the strengths, weak- nesses, opportunities and risks in produc- tion. The fibre test indicated that there are no essential differences in fibre fineness, strength and elongation between linseed flax and fibre flax. The fibre of linseed flax is shorter than that of fibre flax, but it is a suit- able raw material for nonwoven production. Separating the shives from the fibre is a problem if the fibre material is to be used for spinning or in certain needled felt products. Appropriate production machinery still needs to be developed. One way in which in- dustrial production could be started would be by producing substrates for greenhouses. Linseed flax does not compete with fibre flax, but the waste fibre from fibre flax can be utilised in linseed processes. Key words: flax, fibres, spinning techniques, nonwoven, product development, swot analysis, network economics Johdanto Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1995-1997 rahoittamaan hankkeeseen ”Öljypellavan kuidun hyö- dyntäminen”. Pellavakuitujen käytölle te- ollisuustuotteissa on esteitä sekä teknolo- giapuolella että markkinoinnissa. Öljypel- lavakuitujen fysikaalisista ominaisuuksista ei tiedetä riittävästi. Teollisuusyrityksillä, jotka voisivat käyttää pellavakuitua esim. neulatuissa nonwoven-tuotteissa, on vain vähän tai ei ollenkaan kokemusta tai tietoa pellavakuiduista. Myös käsitykset kuidun laadusta vaihtelevat tuottajien ja jatkojalos- tajien välillä (Gilbertson 1996). Tavoitteet Tämän projektin alkuperäisenä tavoitteena oli selvittää taloudelliset ja kilpailukykyiset menetelmät öljypellavan kuidun teolliselle hyödyntämiselle, joko kehruutekniikalla tai muulla soveltuvalla tekniikalla. Projektin alkuvaiheessa Oy Scanwoven Ab testasi kuitu- ja öljypellavan kuitua non- woven- eli kuitukangastuotannossa läm- möneristeiden ja kasvualustatuotteiden ko- etuotannossa. Kokeilun perusteella projek- tissa päätettiin keskittyä nimenomaan kui- tukangastuotannon tarjoamien mahdolli- suuksien selvittämiseen. 29 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:30 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Aineisto ja menetelmät Aluksi selvitettiin pellavan uuden tulemi- sen vahvuudet, heikkoudet, mahdollisuu- det ja uhat nelikenttäanalyysillä (Swot-ana- lyysi), jonka tulokset on esitetty tämän koostejulkaisun johdannossa. Tämän tutkimuksen kannalta tärkeim- mät selvitettävät fysikaaliset ominaisuudet olivat kuituhienous, kuitupituus ja sen ja- kautuma, kuidun venymä- ja lujuusominai- suudet sekä kuitusaanto. Tutkimusten ta- voitteena ei ollut öljypellavakuidun ominai- suuksien perusteellinen selvitys, vaan öljy- ja kuitupellavan tiettyjen kuituominai- suuksien vertailu. Kuitupellavan kuidun ominaisuuksien vaihteluvälit on esitetty kirjallisuudessa (esim. Vaarna 1965, Sund- quist 1977). Tampereen teknillisen korkeakoulun tekstiili- ja vaatetustekniikan laitoksella (TTKK/TEVA) tehtiin öljypellavan kuitu- näytteillä alustavia laboratoriokokeita syk- syllä 1995. Kuituhienous määritettiin mit- taamalla kuidut yksitellen Lenzing AG:n Vibroskop -mittauslaitteella. Murtolujuus ja -venymä mitattiin Alwetron TCT 10 -vetokojeella (SFS 4639). Puidun, liottamattoman öljypellavan paaleista otettiin 10 kpl korsikimppuja, jot- ka ilmastoitiin ja punnittiin. Näytteet kui- vattiin ja kuidut erotettiin. Erotetut kuidut ilmastoitiin uudelleen ja punnittiin. Näin määritettiin öljypellavan kuitusaanto. Sa- masta koemateriaalista otettiin näytteet myös kuitupituusjakautuman selvittämi- seksi. Lisäksi kuitupituudet mitattiin myös käsin nyhdetystä öljypellavasta: loukute- tusta, avatusta ja karstatusta näytteestä, sekä vielä muokatusta ja hienoavatusta näytteestä. Norrholmin tilalla Närpiössä kokeiltiin öljypellavan loukutusta ja lihtausta. Leik- kuupuidun ja paalatun koe-erän ajo ei on- nistunut, koska korret olivat liian lyhyitä koneelliseen käsittelyyn. Nyhdetyn, liotta- mattoman näytteen loukutus ja lihtaus puolestaan onnistui ja saatu kuitumateriaali oli puhdasta päistäreistä. Leikkuupuitua ja paalattua öljypellavan kortta loukutettiin Pellavallinen Oy:ssä Il- majoella loukutuskoneella, jossa oli kuusi valssiparia ja joiden läpi korsimateriaali ajettiin neljä kertaa. Loukutettu materiaali avattiin Teuvalla sijaitsevassa Suupohjan Kehruutehtaassa niin sanotulla karstasu- della, joka on piikitykseltään karkea valssia- vaaja. MC-Konerakennus Oy:ssä Turussa teh- tiin koeajot karstaavalla laskostajalla (pro- totyyppi) sekä 100 % öljypellavalle että öl- jypellavan ja kuitupellavan lihtarohtimen seokselle (50 %/50 %). Temafan tehtaan (Bergisch Gladbach, Saksa) yhteydessä si- jaitsevassa koelaitoksessa (Technikum) koe- ajettiin leikkuupuitua ja paalattua öljypel- lavaa. Esikäsittelyvaiheessa materiaali ajet- tiin paalinavaajan (bale opener) jälkeen kuuden valssiparin läpi eli korret murskat- tiin loukuttamalla. Loukutusyksikköjen (breaking units) välillä materiaali kulki ra- vistelijan (shaker) kautta päistäreiden erot- tamiseksi. Kuidun puhdistusvaiheessa lih- tausyksiköt (scutching units) puhdistivat materiaalia päistäreistä. Lopuksi tehtiin avaus karkeille kuiduille tarkoitetulla avaa- jalla (LIN-opener) ja hienoavaajalla (Fine opener). Dilon tehtaan (Eberbach, Saksa) tutkimuskeskuksessa koeajettiin sekä 100 % öljypellavaa että pellavan (90 %) ja poly- esterin (10 %) seosta. Koeajoissa käytettiin laboratoriokarstaajaa ja -neulauskonetta, jossa neulaus tapahtui sekä ylä- että alapuo- lelta. Neulaus tehtiin kahteen kertaan. TTKK:n tekstiili- ja vaatetustekniikan laitoksella tehtiin koeneulauksia laboratori- on neulauskoneella sekä 100 % öljypella- valle että öljypellavan ja kuitupellavan lih- tarohtimen seoksille. Tulokset ja niiden tarkastelu Pellavalle ja muille runkokuiduille on tyy- pillistä, että niiden hienous vaihtelee. Myös käytetty jalostusmenetelmä vaikuttaa kui- 30 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:30 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 dun hienouteen. Tehdyissä mittauksissa öl- jypellavan keskimääräiseksi hienoudeksi saatiin 55 dtex (desitex kuvaa kuidun hie- noutta, esim. 55 dtex tarkoittaa, että 1000 m kuitua painaa 5,5 g) ja halkaisijat olivat samaa suuruusluokkaa kuin kuitupellaval- lakin eli 0,1–0,2 mm (Vaarna 1965, Sund- quist 1977). Parhaat öljypellavanäytteiden murtolu- juudet mitattiin peltoliotetuilla ja liotta- mattomilla näytteillä (42–65 cN/tex) ja huonoimmat vesi- ja entsyymiliotetuilla (25–45 cN/tex). Kuitupellavan murtolu- juuden vaihteluväli on kirjallisuuden mu- kaan 50–60 cN/tex (Sundquist 1977). Öljypellavan murtovenymän keskiar- voksi saatiin 4 %. Kuitupellavalla vastaava arvo on 1,5–3 % (Sundquist 1977). Öljypellavan keskimääräinen kui- tusaanto oli 12 %, eli mikäli hehtaarilta saa- tava korsimassa on 1000 kg, kuitua saadaan 120 kg/ha. Kuitupellavan rohkittuja varsia saadaan hehtaarilta n. 4500 kg, josta kui- tusaanto (lihdattu kuitu ja lihtarohtimet) on n. 900 kg eli 20 % korsimassasta (Kuusi- nen 1992). Tässä yhteydessä on otettava huomioon, että öljypellava ei ole nyhdettyä, vaan leikkuupuimurilla puitua, jolloin kor- ren alaosan poisjäänti luonnollisesti pienen- tää saantoa. Käytetty prosessimenetelmä vaikuttaa kuidun pituuteen. Perusmateriaaliin ver- rattuna karstauskäsittelyt lyhensivät kuitu- pituutta. Kuitupituus muuttui myös oleel- lisesti verrattaessa näytteitä ennen Temafan avausta ja sen jälkeen. Koeajoissa käytetyt menetelmät olivat liian kovakouraisia, kos- ka päällysteiden piikitys ei ollut rakenteel- taan pellavalle oikea. Öljypellavan kuitua, joka oli loukutettu perinteisellä loukulla ja avattu karstasudel- la, karstattiin sekä MC-Konerakennuksen karstaavalla laskostajalla että TTKK:n vil- lakarstalla. 100 % öljypellavasta ei onnis- tuttu tekemään kuitumattoa kummalla- kaan koneella. Syynä lienee käytetyn mate- riaalin liian lyhyet kuidut sekä roskaisuus. Kun öljypellavan (50 %) joukkoon lisättiin kuitupellavan lihtarohdinta (50 %), kuitu- maton valmistus onnistui. TTKK:n neulauskoneella neulattiin näytteet sekä 100 % öljypellavasta että öljy- ja kuitupellavan 50 %/50 %-seoksesta. Käytettävissä olleella laitteistolla neulaus onnistui, kun käytettiin kuitukangaspohjaa kuitumateriaalin syöttämiseksi neulausyk- sikköön. Saksassa Temafalla avattua öljypellava- kuitua karstattiin Dilon laboratoriokarstal- la. Karstaharson muodostuksessa oli Dilol- lakin vaikeuksia. Näytteellä, joka sisälsi 10 % polyesterikuitua, se onnistui parhaiten. Laskostajaa ei voitu käyttää, vaan ker- rokset ladottiin käsin neulausta varten. Kokeiden perusteella voidaan päätellä, että kuidun lyhyydestä johtuen öljypellava ei sellaisenaan sovellu kuohkeisiin tuottei- siin, vaan sen joukkoon on sekoitettava pi- tempää kuitua. Johtopäätösten tekoa vai- keuttaa kuitenkin se, että tässä projektissa kuidun alkumuokkaukseen ja avaukseen käytettiin olemassa olevia laitteistoja. To- dennäköisesti pellavaa varten optimoiduilla laitteistoilla on mahdollista saada aikaan pi- tempää kuitua. Johtopäätökset ja käytännön suositukset Öljypellavan kuituosan käyttöä on tutkittu kaikkiaan melko vähän. Tämän projektin yhteydessä tehtyjen tehdaskäyntien perus- teella konevalmistajat eivät ole ajatelleet öl- jypellavaa mahdollisena raaka-aineena keh- ruu- ja kuitukangaspuolella. Tähän lienee syynä se, että kuitupellavaan verrattuna hehtaarisato on oleellisesti pienempi. Kui- tupellavalla kuitusato (siis varsinaisesti jat- kojalostukseen käyttökelpoinen sato) vaih- telee 800–1200 kg/ha ja öljypellavalla 100–250 kg/ha. Lisäksi öljypellavalla sie- men ja siitä saatavat tuotteet ovat joka tapa- uksessa pääasia, eikä kuidun hyödyntämis- mahdollisuuksiin ole juuri kiinnitetty huo- miota. Öljypellavan kuidun hyödyntämi- nen voi kuitenkin antaa lisätuloja niin vilje- lijälle kuin jatkojalostuksellekin samalla, 31 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:30 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 kun kasvin hyödyntämis- ja jalostusarvo li- sääntyy. Hyödyntämisen ensimmäisessä vaihees- sa kuitumateriaali on saatava kehruu- tai muuten jalostettavaan kuntoon. Tätä kui- tua voidaan markkinoida sellaisenaan ja kuljetuskustannukset tuottajalta teolliselle yritykselle pysyvät kilpailukykyisinä. Uu- den aivinakehräämön perustaminen maa- hamme on epätodennäköistä, joten tavoit- teeksi on asetettava ensisijaisesti muut pel- lavatuotteet kuin langat. Tällöin tärkeim- miksi muodostuvat neulaamalla valmiste- tut erilaiset nonwoven- eli kuitukangas- tuotteet. Kuitumateriaali tulisi pyrkiä erotta- maan ja jalostamaan markkinointikelpoi- seen muotoon siellä, missä öljypellavaa vil- jellään. Öljypellavan kuidun prosessoinnis- sa voidaan hyödyntää kuitupellavan jalos- tuksessa (lihtaus, häkilöinti) syntyvää jätet- tä. Tavoitteena on oltava koko öljypellava- kasvin rungon hyödyntäminen niin kuitu- materiaalin kuin päistäreidenkin osalta te- ollisuusmittakaavassa erilaisiksi tekstiili- ja teknisiksi tuotteiksi. Teollinen toiminta on aloitettava helpoimmin ja nopeimmin työs- tettävästä tuotteesta ja selvitettävä siihen liittyvä teknologia. Saadusta kuitumateri- aalista valmistetaan ensisijaisesti seuraavia tuotteita: ? neulaamalla valmistetut kuitukankaat ? kasvualustat ? viljelmien suojakankaat ? lämmöneristematot ? muut tekniset kankaat ? langat ? sekoitelangat, lähinnä villan kanssa ? muunnetulla villakarsta- ja kampalanka- kehruujärjestelmällä valmistetut kuto- moteollisuuden langat ? mattolangat ? käsityölangat ? maatalousnarut (vaativat oman kehruu- tekniikkansa ja -laitteistonsa). Puutarhojen kasvualustat, viljelmien suojakankaat ja lämmöneristeet ovat aluksi ensisijaisia, koska niiden valmistus on hel- pointa aloittaa ja kyseessä on lisäksi suuret määrät. Näistä tuotteista aloittamalla jää aikaa kehittää menetelmiä kuitujen tehok- kaampaan puhdistamiseen päistäreistä. Kirjallisuus Gilbertson, H. 1996. British flax fibre – New mar- kets. In: Proceedings of Fourth European Regional Workshop on Flax, Rouen, France, 25.–28.9.1996. Rouen, France: FAO Regional Office for Europe. 509 p. Kuusinen, K. 1992. Opetuspaketti pellavan nykyai- kaisesta viljelystä ja valmistusmenetelmistä. Joen- suun yliopiston täydennyskoulutuskeskuksen jul- kaisuja. Sarja B: Oppimateriaalia. N:o 3. Joensuu: Joensuun yliopisto, Karjalan tutkimuslaitos 93 p. ISBN 951-708-10-4. Sundquist, J. 1977. Tekstiiliraaka-aineet 1, luon- nonkuidut. Tampereen teknillinen korkeakoulu. Opintomoniste 31. Tampere: Tampereen teknilli- nen korkeakoulu. 181 p. ISBN 951-720-293-8. Vaarna, P. 1965. Tekstiiliraaka-aineet. WSOY: Por- voo. 459 p. Hankkeen muita julkaisuja Luostarinen, M., Reijonen, A., Mäkinen, M. & Pirkkamaa, J. 1998. Öljypellavan kuidun hyödyntä- minen. Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja A 45. Jokioinen: Maatalouden tutkimuskes- kus. 50 p. ISSN 1238-9935, ISBN 951-729-528-6. Mäkinen, M., Luostarinen, M. & Pirkkamaa, J. 1997. Öljypellavan kuidun hyödyntäminen. Koetoi- minta ja käytäntö 54(25.11.1997): 49. 32 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Öljypellavan jalostus, kylvösiementuotanto, kuidun hyödyntäminen kasvualustana kasvihuoneissa Juha Pirkkamaa1), Mika Hyövelä2), Jyrki Isotalo3), Matti Luostarinen4), Hannele Sankari5), Risto Tahvonen6) & Juha Vilkki2) 1) Agropolis Oy, 31600 Jokioinen, juha.pirkkamaa@agropolis.fi 2) Boreal Kasvinjalostus Oy, Myllytie 10, 31600 Jokioinen, mika.hyovela@borealpb.com, juha.vilkki@borealpb.com 3) Elixi Oil Oy, Joensuuntie 49, 31400 Somero 4) Maatalouden tutkimuskeskus, Luonnonvarojen tutkimus, Luonnonvarat, 31600 Jokioinen, matti.luostarinen@mtt.fi 5) Maatalouden tutkimuskeskus, Kasvintuotannon tutkimus, Peltokasvit ja maaperä, 31600 Jokioinen, hannele.sankari@mtt.fi 6) Maatalouden tutkimuskeskus, Kasvintuotannon tutkimus, Puutarhatuotanto, Toivonlinnantie 518, 21500 Piikkiö, risto.tahvonen@mtt.fi Projektin tavoitteena oli vuosina 1997– 1999 luoda yhteistyössä tutkimuksen, kas- vinjalostuksen ja yritysten kanssa uusia val- miuksia pellavan sopimusviljelypohjaiselle, teolliselle hyväksikäytölle. Öljypitoisuudel- taan ja öljyn rasvahappokoostumukseltaan entistä parempaa öljypellavan lajikeaineis- toa pyrittiin jalostamaan risteyttämällä ko- timaisia linjoja ja ulkomaisia lajikkeita kes- kenään. Sekä öljypitoisuutta että linoleeni- happopitoisuutta onnistuttiin nostamaan. Etsittäessä kylvösiementuotantoon parhai- ta viljelyolosuhteita todettiin aikaisten koti- maisten öljypellavajalosteiden olevan vilje- lyvarmimpia. Typpilannoituksella tai kyl- vötiheydellä ei ollut selvää vaikutusta sie- mensatoon. Kasvihuonekokeissa tomaatin ja kurkun kasvatus onnistui pellavakuidus- ta valmistetuilla kasvualustoilla. Kaupalli- sen tuotannon edellytyksenä on kuitenkin, että kasvualustan rakenne saadaan kestä- mään koko kasvukauden. Tomaatin ja kur- kun sadot jäivät pellavassa kasvatettuina 0–20 % pienemmiksi kuin kivivillassa tai turpeessa. Projektin tuloksia pystyttiin hyö- dyntämään monipuolisesti öljypellavan so- pimusviljelyssä ja jatkojalostuksessa. Avainsanat: öljypellava, kuidut, lajikkeet, jalostus, kylvösiemen, itävyys, kasvualusta, kasvihuoneet, ravitsemus, terveysvaikutukset, elintarvikkeet 33 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 New utilization and diversification of flax and linseed products The aim of the extensive project on research, plant breeding, development and enter- prises cooperation (1997–1999) was to cre- ate the potential for industrialized use of flax and linseed on the basis of contract cul- tivation. Crossing domestic with intro- duced cultivars produced an improved seed with a higher oil content and better fatty acid composition. The crossbreeding suc- ceeded in increasing both the oil and linolenic acid contents. The experiments conducted to define the optimal cultivation conditions demonstrated that the domestic linseed, as an early cultivar, thrives in the Finnish climate and exhibits high yield. However, changes in the amount of nitro- gen fertilizer applied or seeding rate did not clearly affect seed yield. In the greenhouse experiments, tomatoes and cucumbers were grown on a flax fibre substrate, but com- mercially viable production requires the de- velopment of a structure that will last through the whole growing season. The to- mato and cucumber yields remained 0–20% below the yield level of those grown on rock wool or peat. On the whole, the re- sults of the project could be utilized in many ways in linseed contract cultivation and in the processing of flax products. Key words: linseed, fibres, bast fibre, plant breeding, seed, germinability, culture media, greenhouses, nutrition, functional foods Johdanto Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1997–1999 rahoittamaan hankkeeseen ”Pellavan uusimuotoinen mo- ninaiskäyttö ja tuotteistaminen”. Pellavan siemenessä ja varren kuidussa on tunnettu- ja, monipuolisia ravitsemuksellisia ja tekni- siä ominaisuuksia. Ne alkoivat 1990-luvun puolivälissä kiinnostaa tutkimus- ja yritys- toimintaa yhä enemmän. Pellavan hyödyn- tämisessä tarvittavan tiedon lisäämiseksi kehitysyhtiö Agropolis Oy, Boreal Kasvin- jalostus Oy, MTT sekä öljypellavayritys Eli- xi Oil Oy päättivät käynnistää vuonna 1997 kolmivuotisen, aiempia yhteishankkeita laajemman tutkimus- ja kehittämisprojek- tin. Tarkoituksena oli luoda valmiuksia koko pellavakasvin laajamittaiselle teolli- selle hyödyntämiselle. Kasvinjalostuksella enemmän öljyä ja parempi öljyn laatu pellavan siemeneen – Osaprojekti I Projektissa Boreal Kasvinjalostus Oy:n teh- tävinä olivat uuden pellavalajikkeen jalosta- minen sekä pellavaan liittyvät kasvinjalos- tustutkimukset. Tavoitteeksi uudelle öljy- pellavalajikkeelle asetettiin siementen suu- rempi öljypitoisuus sekä öljyn rasvahappo- koostumuksen muokkaaminen niin, että linoleenihapon osuus kasvaa. Valtalajike Helmin (Vilkki 1993) öljypi- toisuuden on havaittu olevan jopa yli kaksi prosenttiyksikköä alhaisempi kuin ulko- maisilla kilpailijoilla (Hyövelä et al. 1996). Öljypitoisuutta lisäämällä pyritään paran- tamaan tuotannon tehokkuutta, jolloin sa- malta viljelypinta-alalta saadaan suurempia 34 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 öljysatoja. Öljysatoa voidaan parantaa myös siemensatoa lisäämällä, mutta laadullisena ominaisuutena siementen öljypitoisuus sie- tää siemensatoa paremmin olosuhteiden vaihtelua. Valinta öljypitoisuuden suhteen voidaan myös aloittaa aikaisemmasta suku- polvesta kuin sadon suhteen tapahtuva va- linta, johtuen näiden ominaisuuksien erilai- sesta periytymisestä (Lööf & Appelqvist 1972). Uudet analyysimenetelmät mahdol- listavat entistä pienemmän näytemäärän, jolloin öljypitoisuuden analysointi voidaan aloittaa aikaisessa vaiheessa. Linoleenihappo on ihmisille välttämä- tön rasvahappo, jota vain kasvit kykenevät tuottamaan. Öljypellavan siemenet ovat helpoin hyödynnettävissä oleva linoleeniha- pon lähde, sillä niissä on paljon öljyä ja noin 60 % öljystä on linoleenihappoa. Kiinnos- tus öljypellavan öljyn linoleenihappopitoi- suuden kohottamiseen on lisääntynyt sen jälkeen, kun sillä havaittiin olevan joitakin terveysvaikutuksia. Linoleenihapon on ar- veltu olevan tärkeä aineosa mm. hermosto- järjestelmän kehittymisen kannalta (Uauy et al. 1996). Negatiivisena ominaisuutena voidaan pitää öljyn hapettumisherkkyydes- tä johtuvaa nopeaa pilaantumista (Lööf & Appelqvist 1972). Tästä saattaisi olla kui- tenkin hyötyä öljyn teknisessä käytössä no- pean kuivumisen ansiosta. Jalostusmateriaali ja analysointimenetelmät Jalostustyön pohjana on oltava riittävän laaja ja monimuotoinen perusmateriaali, josta on mahdollista valita tavoitteiden mu- kaisia yksilöitä (Kuckuck et al. 1991). Täl- laisen perusmateriaalin aikaansaamiseksi tehtiin risteytyksiä suomalaisen linja-aineis- ton ja ulkomaisten lajikkeiden välillä. Koti- maista aineistoa käytettiin risteytyksissä niiden lyhyen kasvuajan takia. Ulkomainen materiaali oli peräisin Kanadasta, Englan- nista ja Romaniasta edustaen pellavalajik- keiden viimeisintä kehitystä. Risteytyksissä käytettyjen yksilöiden rasvahappokoostumukset määritettiin ns. sirkkalehtimenetelmän avulla, jossa toisen sirkkalehden rasvahappokoostumuksen mukaan pystytään määrittämään kasviyk- silön rasvahappokoostumus (Thies 1968, mukailtu). Varsinaisessa rasvahappovalin- nassa myöhemmissä sukupolvissa käytet- tiin valioyksilöiden sadon analysointiin muilta osin samaa menetelmää, mutta ana- lyysi tehtiin sirkkalehden sijasta 8–10 sie- menestä. Risteytyksiä varten analysoitiin 244 ris- teytysvanhemman rasvahappokoostumus. Öljyn linoleenihappopitoisuus vaihteli 32 ja 65 %:n välillä. Aineiston keskimääräinen linoleenihappopitoisuus oli 55 %. Yksilöitä, joiden linoleenihappopitoisuus oli korkea, risteytettiin keskenään siten, että toinen vanhemmista oli kotimaista alkuperää. Öljypitoisuuden analysoinnissa käytet- tiin Oxford QP20+ -analysaattoria, jonka toiminta perustuu ydinmagneettiseen reso- nanssiin. Laitteella ei pystytty analysoi- maan näytteiden absoluuttista öljypitoi- suutta, mutta analysointiin tarvittavan pie- nen siemenmäärän ja analysoinnin nopeu- den vuosi menetelmä soveltui hyvin näyt- teiden välisten suhteiden osoittamiseen ja sitä kautta jalostusmateriaalin valintaan. Agronomisten ominaisuuksien valitse- miseksi aineistoja kasvatettiin pellolla, jol- loin yksilöiden väliset aikaisuus-, pituus- ja lakoavuuserot pystyttiin havaitsemaan pa- remmin. Laboratorioanalyysejä varten pel- lolta kerättiin vain elinvoimaisimmat yksi- löt talteen. Tulokset Öljypitoisuuden kehitys Alkuvaiheessa tehtiin lähes 1000 analyysiä siementen öljypitoisuuden kartoittamiseksi risteytysjälkeläistössä. Koko aineiston kes- kimääräinen öljypitoisuus oli 41,6 %. Mer- kityksellistä oli, että aineistosta löydettiin yksilöitä, joiden öljypitoisuus oli jopa 49,5 35 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 %. Useiden yksilövalintojen jälkeen vuonna 1998 saatiin siemenlisäykseen linja Bor 27. Satonäytteen perusteella sen öljypitoisuus (46,4 %) oli hieman verrannelinja Bor 13:a korkeampi. Myös tuhannen siemenen paino (6,7 g) oli verrannetta korkeampi. Ruudus- ta kerättyjen valioyksilöiden perusteella kylvettiin keväällä 1999 uusi ruutu, josta tehtiin samat analyysit kuin edellisenäkin vuonna. Siementen öljypitoisuus (45,8 %) oli hieman alhaisempi kuin edellisessä suku- polvessa, mutta kuitenkin korkeampi kuin verrannelajikkeena vuonna 1999 olleella Helmillä. Myös tuhannen siemenen paino (6,0 g) oli hieman laskenut. Verranteina ol- leet Bor 13 ja Helmi ovat alkuperältään sa- manlaisia ja laadultaan samantyyppisiä ai- kaisia kotimaisia pellavia. Linoleenihappopitoisuuden kehitys Risteytysjälkeläisten kartoitus aloitettiin vasta toisesta sukupolvesta analysoimalla 353 yksilön sadon rasvahappokoostumus. Linoleenihappopitoisuus oli jakautunut 57 ja 67 %:n välille muistuttaen normaalija- kaumaa. Keskimääräinen linoleenihappo- pitoisuus aineistossa oli 61,5 %. Jalostusta jatkettiin yksilöillä, joiden sadon linoleeni- happopitoisuus ylitti 63 %. Kolmannen su- kupolven yksilöiden rasvahappokoostu- musta analysoitaessa havaittiin koko aineis- ton (n=211) keskimääräisen linoleenihap- popitoisuuden laskeneen 60,1 %:iin ja vaih- telun lisääntyneen aineiston jakautuessa 46–70 %:n välille. Pääosa aineistosta oli kuitenkin jakautunut kapeammalle alueelle 55–64 %:n välille. Pitoisuudet tämän alu- een ulkopuolella olivat yksittäistapauksia. Kolmannesta sukupolvesta valittiin jat- koon em. tavalla yli 64 % linoleenihappoa sisältävät yksilöt. Myös neljännessä suku- polvessa vaihtelu oli suurempaa verrattuna toiseen sukupolveen, mutta keskimääräi- nen linoleenihappopitoisuus koko aineistos- sa (n=110) oli jälleen korkeampi kuin ai- emmissa sukupolvissa. Suurimmassa osassa yksilöitä linoleenihappopitoisuus oli 60–67 %. Merkittävää oli kuitenkin sellaisten yk- silöiden löytyminen, joiden linoleenihappo- pitoisuus oli 70 %. Löydettyjen korkealino- leenisten yksilöiden siemenet kylvettiin pel- to-olosuhteisiin. Näistä n. 100–200 yksilös- tä valittiin syksyllä mm. aikaisuuden ja pi- tuuden perusteella rasvahappoanalyysiä varten mahdollisimman monta yksilöä. Analysoitaessa eräs näistä jälkeläistöistä ha- vaittiin sen yksilöiden linoleenihappopitoi- suuden vaihtelevan 61,6–70,6 %:n välillä. Yli 66 % linoleenihappoa sisältävien yksi- löiden sadot yhdistettiin kylvösiemeneksi isompaa ruutua varten. Vuonna 1998 tämä populaatio sai tunnisteeksi linjanumeron Bor 33. Kasvuajaltaan linja osoittautui hie- man Helmiä myöhäisemmäksi, mutta se oli kuitenkin ulkomaisia lajikkeita aikaisempi. Ruudusta kerättiin 54 valioyksilöä rasva- happokoostumuksen analysointia varten. Valioyksilöiden linoleenihappopitoisuus vaihteli 66,8–73,12 %:n välillä keskiarvon ollessa 69,9 %. Ruudun sato puitiin talteen ja sen laatuominaisuudet analysoitiin. Sie- menten öljypitoisuus satonäytteessä oli 43,6 % ja öljyn linoleenihappopitoisuus 71,3 %. Myös tuhannen siemenen paino oli normaalia korkeampi, 6,5 grammaa. Jäl- leen parhaiden valioyksilöiden sadot yhdis- tettiin kylvösiemeneksi. Havainnot kasvu- kaudelta 1999 vahvistivat edellisen vuoden havainnot: linja oli hieman Helmiä myöhäi- sempi, mutta selvästi aikaisempi kuin ulko- maiset lajikkeet. Satonäytteestä tehdyt ana- lyysit osoittivat öljypitoisuuden (43,8 %) olevan samalla tasolla kuin edellisenäkin kasvukautena. Sen sijaan öljyn linoleeni- happopitoisuus oli laskenut hieman, 67,1 %:iin. Se oli kuitenkin korkeampi kuin Hel- min 63,7 %. Tuhannen siemenen paino oli 6,1 g, kun Helmillä se oli vain 5,15 g. Tulosten tarkastelu Tulokset öljypitoisuuden ja rasvahappo- koostumuksen osalta osoittavat, että pro- jektin aikana on pystytty luomaan moni- puolinen uusi öljypellava-aineisto. Öljy- ja linoleenihappopitoisuuden lasku vuonna 36 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 1999 oli odotettavissa, sillä useiden tutki- musten mukaan kasvukauden aikainen kor- kea lämpötila alentaa siementen öljypitoi- suutta (Yaniv et al. 1991) ja öljyn linoleeni- happopitoisuutta (Yaniv et al. 1989). Vuo- det 1998 ja 1999 olivat lämpötiloiltaan ja siten myös vaikutuksiltaan täysin päinvas- taiset, jolloin vuoden 1998 optimaaliset olosuhteet aiheuttivat liian suuria odotuk- sia. Uusien linjojen öljy- ja linoleenihappo- pitoisuuden todellinen taso pystytään osoit- tamaan vasta useiden koevuosien jälkeen. Jo nyt kuitenkin tiedetään, että öljypel- lavan laatuominaisuuksia voidaan parantaa kasvinjalostuksen keinoin. Ongelmana on, että vielä ei pystytä arvioimaan, ovatko van- han ja uuden materiaalin ominaisuudet riit- tävän erilaisia, jotta niitä voitaisiin hyödyn- tää jatkojalostuksessa. Kylvösiemeneksi tuotettavan öljypellavan viljelyolosuhteiden optimointi – Osaprojekti II Öljypellavan viljelyn päätavoite on sekä öl- jy- että kylvösiementuotannossa mahdolli- simman korkean siemensadon tuottami- nen. Tämän lisäksi kylvösiementuotannos- sa tavoitellaan siemenen korkeaa itävyys- prosenttia. Öljypellavan kylvösiemeneksi hyväksytään normaalisti siemen, jonka itä- vyys on 85 %. Suomessa öljypellavan sie- men itää usein kuitenkin tätä heikommin: esimerkiksi keväällä 1999 tarvittiin koti- maisen kylvösiemenen riittävyyden takaa- miseksi EU:n komissiolta lupa laskea Hel- mi-lajikkeen siemenen itävyysvaatimus 70 %:iin. Jos syytä kotimaisen siemenen huo- noon itävyyteen ei selvitetä eikä itävyyspro- senttia pystytä nostamaan, voimme tulevai- suudessa joutua EU:n kylvösiemensään- nösten takia viljelemään ulkomaisia öljypel- lavalajikkeita vain siksi, että niiden kylvö- siemen täyttää itävyysvaatimukset. Nämä myöhään tuleentuvat ulkomaiset lajikkeet eivät kuitenkaan ole yhtä viljelyvarmoja kasvuoloissamme kuin kotimainen Helmi- lajike. Tämän osaprojektin tarkoituksena oli selvittää, voiko erilaisten viljelyteknisten menetelmien avulla (typpilannoitus, kylvö- tiheys ja lajikevalinta) vaikuttaa öljypella- van siemensadon määrään ja kylvösiemenen itävyyteen. Aineisto ja menetelmät Kokeet, joissa tutkittiin viljelyteknisten menetelmien vaikutusta öljypellavan sie- mentuotantoon, toteutettiin kenttäkokeina MTT:ssa Jokioisilla vuosina 1997–1999. Koekäsittelyinä olivat typpilannoitustasot 30, 60 ja 90 kg N/ha (ns. pääruutukäsitte- ly), kylvötiheydet 500, 800 ja 1100 kpl itä- vää siementä/m2 (ns. osaruutukäsittely) ja lajikkeet; aikaiset kotimaiset Helmi-lajike ja jalostuslinja Bor 18 sekä kanadalainen Norlin-lajike (ns. osaosaruutukäsittely). Kokeet kylvettiin normaaliin kylvöai- kaan, 19.5. (1997), 18.5. (1998) ja 11.5. (1999). Puintipäivät olivat vastaavasti vuo- sittain: Helmi: 3.9., 29.9. ja 1.9. Jalostuslinja Bor 18: 4.9., 29.9. ja 6.9. Norlin: 12.9., 6.10. ja 2.9. Siemensadot (kg/ha) ilmoitetaan puh- taaksi lajiteltuna ja 9 %:n kosteudessa. Sie- menten itävyysprosentti määritettiin kas- vukautta seuraavan vuoden tammikuussa. Idätys tehtiin Jakobsenin idätysaltaassa ja itäneet siemenet laskettiin 3 ja 7 vrk:n ku- luttua idätyksen alkamisesta. Tulokset Kasvukaudella 1997 kotimaisten öljypella- vajalosteiden, Bor 18:n ja Helmin, siemen- sato oli keskimäärin 1568 kg/ha. Kanada- laisen Norlin-lajikkeen siemensato oli noin 250 kg/ha suurempi. Vuonna 1998 siemen- 37 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:32 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 sadot olivat selvästi edellisvuotta pienem- mät ja kaikki jalosteet tuottivat toisistaan merkittävästi poikkeavat sadot: 543 (Bor 18), 817 (Helmi) ja 1165 kg/ha (Norlin). Vuosina 1997 ja 1998 kylvötiheyden tai typpilannoituksen lisäys ei vaikuttanut sie- mensatoon. Kasvukaudella 1999 siemensadon vaih- telut selittyivät jokseenkin monimutkaises- ti typpilannoituksen, kylvötiheyden ja la- jikkeiden yhdysvaikutuksella: jalostuslinjan Bor 18 siemensato (1266 kg/ha) kasvoi noin 100 kg/ha ja Helmi-lajikkeen sato (1375 kg/ha) noin 60 kg/ha, kun kasvutiheys oli 1100 siementä/neliö ja typpilannoitusta li- sättiin 30:stä 90 kg:aan/ha. Saman vuoden kokeessa Helmi-lajike tuotti noin 250 kg/ha pienemmän sadon ja Norlin-lajike noin 150 kg/ha pienemmän sadon typpilan- noitustasolla 30 kg/ha, kun molempien la- jikkeiden kylvötiheyttä lisättiin 500:sta 1100:aan siementä/neliö. Kasvukausien erilaisten sääolosuhteiden vaikutukset öljypellavan siemensatoon oli- vat huomattavat: alhaisimmat siemensadot saatiin vuonna 1998, jolloin kasvukausi oli toukokuusta elokuuhun kylmempi kuin pitkän aikavälin (1961–1990) keskiarvo, ja jolloin rankkasateet lakoonnuttivat kasvus- tot koko loppukasvukaudeksi ja runsas jäl- kiversonta oli yleistä. Itävyystestauksen perusteella typpilan- noitus ja kylvötiheys eivät vaikuttaneet sie- menen itävyyteen vuosina 1997–1998. Itä- vyyserot havaittiin vain lajikkeiden välillä: kotimaisten öljypellavajalosteiden, Helmin ja Bor 18:n, siementen itävyys oli vuoden 1997 siemensadosta määritettynä keski- määrin 94 % ja ulkomaisen Norlinin mer- kitsevästi heikompi, 86 %. Vuoden 1998 siemensadon itävyys oli kauttaaltaan hei- kompi, kotimaisilla jalosteilla 86 % ja Nor- linilla 74 %. Kasvukaudella 1999 sää oli keskimääräistä lämpimämpi kesä-syys- kuussa ja sateettomampi touko-heinäkuus- sa ja siemensadon itävyys oli yleisesti erit- täin korkea. Itävyyden muutoksia voitiin selittää kylvötiheyden ja lajikkeen yhdys- vaikutuksella: jalostuslinja Bor 18:n sie- menten itävyys laski 98:sta 89 %:iin, kun kylvötiheyttä lisättiin 500:sta 1100 kpl:een itävää siementä/m2. Norlin-lajikkeen itä- vyys nousi 88:sta 93 %:iin, kun kylvötihe- yttä lisättiin 500:sta 1100:aan. Helmi-la- jikkeen itävyys oli kaikissa kylvötiheyksissä 99 %. Tulosten tarkastelu Vuosina 1997–1998 typpilannoituksen tai kylvötiheyden muuttaminen ei vaikuttanut siemensadon määrään tai siemenen itävyy- teen. Vuonna 1999 viljelyteknisillä käsitte- lyillä oli vaikutusta sadon määrään ja laa- tuun. Tosin silloinkin vaikutukset typpita- sojen, kylvötiheyksien tai lajikkeiden välillä olivat niin ristiriitaisia, että selvää typen tai kylvötiheyden vaikutusta siemensatoon oli mahdoton löytää tämän kokeen perusteel- la. Ulkomainen Norlin-lajike tuotti selvästi kokeen suurimmat siemensadot, mutta sen 1–2 viikkoa myöhäisempi tuleentuminen kotimaisiin jalosteisiin verrattuna kyseen- alaistaa sen viljelyvarmuuden kasvuolois- samme. Eroja siementen itävyydessä oli vuosina 1997–1998 ainoastaan lajikkeiden välillä: koeolosuhteissa kotimaisten öljypellavaja- losteiden siemenet itivät vähintään 85 %, mikä on normaalin kylvösiemenen vaati- mus. Norlin-lajikkeen siemenet itivät koti- maisia jalosteita selvästi heikommin, eikä vuoden 1998 sato olisikaan kelvannut itä- vyyden perusteella kylvösiemeneksi. Kasvukaudella 1998 voimakkaasti la- koontuneiden kasvustojen siemenet itivät heikosti verrattuna edelliseen vuoteen. Ho- mehtunut, lakoontunut kasvusto päästiin puimaan jalosteesta riippuen vasta myö- hään syyskuun lopulla tai lokakuun alussa. Puinnin siirtyminen myöhään syksyyn altis- taa siemenet siemensylkyissä kosteudelle ja taudeille, jotka vähentävät siemenen elin- voimaisuutta. Öljypellavakasvusto ei kui- vu, jos kasvusto on pahasti laossa ja puinti siirtynyt myöhään syksyyn. Kostean kas- vuston puinnissa tarvitaan siementen irrot- tamiseksi todennäköisesti ”kovakouraisem- 38 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:32 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 paa” puintia kuin aikaisin ja hyvissä olosuh- teissa tehdyssä puinnissa, ja kovakourainen puinti johtaa helposti siementen vaurioitu- miseen. Siten myöhäisen puintiajankohdan voidaan ajatella aiheuttavan välittömästi tai välillisesti siemenen itävyyden alenemisen. Norlin-lajikkeen pitempi kasvuaika siirsi sen puintia 1–2 viikkoa kotimaisia jalosteita myöhemmäksi vuosina 1997–1998, ja näi- nä vuosina myös sen siemenen itävyys oli al- haisin. Vuonna 1999, jolloin kesäkuukausien sääolot olivat keskimääräistä lämpimäm- mät ja sateettomammat, siementen itävyys oli erittäin korkea ja kaikki siemen olisi itä- misen perusteella kelvannut kylvösieme- neksi. Lisäksi kylvömäärä vaikutti Bor 18:n ja Norlinin siementen itävyyteen, mutta ja- losteesta riippuen eri tavalla. Tälle ristirii- taiselle tulokselle ei löydetty selitystä. Koeolosuhteissa siemenen puinti ja kui- vaus tapahtuivat hellävaraisesti ja kotimais- ten jalosteiden siementen itävyys oli hyvä, eikä kylvösiemenen liian alhaisen itämisen ongelmaa havaittu kuten on käynyt käy- tännössä tuotetulle kylvösiemenelle. Tä- män koesarjan perusteella voidaan todeta, että kylvösiemenen itävyysongelmien sel- vittämiseksi tarvitaan vielä jatkotutkimuk- sia, joissa vertailtaisiin aikaisen ja myöhäi- sen puintiajankohdan vaikutusta kotimai- sen Helmi-lajikkeen siementen itävyyteen. Myös puinti- ja kuivausmenetelmien vaiku- tusta siementen vaurioitumiseen ja siten siemenen itävyyteen tulisi tutkia tarkem- min. Pellavakuitu kasvien kasvualustana kasvihuoneessa – Osaprojekti III Modernissa kasvihuonetuotannossa kasvu- alusta on tarkoin määritelty kooltaan, ve- denpidätyskyvyltään ja ilmatilaltaan, jotta kastelu ja lannoitus voidaan tehdään tasai- sesti kaikille kasveille nykyaikaisella kasvi- huoneautomatiikalla. Kasvualustoiksi on vakiintunut orgaanista alkuperää oleva vaa- lea rahkaturve ja kivestä kuumentamalla valmistettu kivivilla, jossa ei ole käytetty eristeteollisuudessa tarvittavia kosteuden- torjunta-aineita. Kivivillan osuus on ollut kurkun ja tomaatin viljelyssä Suomessa noin puolet tuotantopinta-alasta ja muissa länsimaissa vieläkin suurempi. Kivivilla on kuitenkin materiaalina erityisesti jälkikäy- tön kannalta ongelmallinen, koska se ei kompostoidu. Joissain maissa, mm. Rans- kassa, tämän kasvualustan käyttöä tullaan mahdollisesti rajoittamaan ympäristö- ja terveyssyistä. Siksi on tärkeää löytää omi- naisuuksiltaan kivivillan kaltaisia uusia kas- vualustavaihtoehtoja, jotta nykyisin käytet- täviä viljelytekniikoita ei tarvitsisi merkit- tävästi muuttaa. Tavoitteena on kehittää kasvualusta, joka pidättää vettä ylikastelu- tilanteessa 60–80 % tilavuudestaan, pysyy samassa muodossa ja koossa vähintään yh- den kasvukauden, jonka tilavuuspaino on 40–100 kg/m3, ja joka voidaan ongelmitta hävittää maanparannusaineena tai poltta- malla. Kurkun ja tomaatin kasvualustana käy- tetään 8–10 cm:n korkuista, 15–20 cm:n levyistä alustaa pakattuna noin yhden met- rin mittaisiin muovipusseihin tai sijoitettu- na yhtenäiseksi pitkäksi riviksi kasvihuo- neen lattialle muovikalvoon käärittynä. Kasvualustaa kuluu tällä tekniikalla 15–20 litraa/m2. Nykyisin käytettävissä olevilla kasvualustoilla alustakustannus on 6–10 mk/m2, jota korkeammaksi uuden tuotteen hinta ei saa nousta teollisessa tuotannossa. Jos kuidun menekki on 20 l/m2 ja tilavuus- paino 50 g/l, kuidun vertailuhinta on siten enintään 10 mk/kg. Tämän osaprojektin tavoitteena oli sel- vittää pellavakuidun soveltuvuus kasvu- alustaksi kasvihuoneeseen, kun kuitu on työstetty muodoltaan kivivillaa tai turvetta vastaavaksi alustaksi. 39 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:32 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Aineisto ja menetelmät Pellavakasvualustana käytettiin pellavakui- tua, johon oli sidosaineeksi laitettu 15–40 % polyesteriä. Kuitu oli muotoiltu 8–10 cm:n paksuiseksi levyksi, josta kokeita var- ten leikattiin n. 20 cm:n levyisiä kaistoja kasvualustaksi. Kuitu pakattiin päältä val- koiseen ja alta mustaan pe-muovikalvoon kuten verranteena käytetyt turve ja/tai kivi- villa-alustat. Vuonna 1997 pellava-alustat valmistettiin Kankaanpäässä Oy Scanwo- ven Ab:ssä (Luostarinen et al. 1998). Tä- män alustan polyesteripitoisuus oli 15 %. Vuonna 1998 käytettiin ensimmäisessä ko- keessa tilavuuspainoltaan 40 ja 60 kg/m3 olevia alustoja, joiden polyesteripitoisuus oli 20 %. Viimeisessä kurkkukokeessa oli kas- vualustan tilavuuspaino 40 kg/m3 ja polyes- terin pitoisuus 40 %. Nämä alustat valmis- tettiin itävaltalaisessa Heraklith-yhtiössä erikoistyönä projektia varten. Lisäksi teh- tiin kaksi erillistä koetta kurkulla, joissa alustana oli puhdas pellavavilla ja pellava- alusta, jossa polyesteri oli korvattu tärkke- lyksellä (valmistaja itävaltalainen yritys Waldviertler Flachsverarbeitung). Kurkun kasvatuksessa noudatettiin ny- kyaikaista, alaslaskuun perustuvaa ympäri- vuotista viljelytekniikkaa, jossa kasveja va- lotettiin n. 20 h/vrk keinovaloilla, mikäli luonnonvalo ei ollut riittävä (150–200 W/m2). Tomaattikokeissa ei käytetty kei- novaloa lukuunottamatta vuoden 1997 loppuaikaa syyskuusta jouluun. Kasvualus- toja kasteltiin ja lannoitettiin useita kertoja päivässä seuraten vallitsevia kasvuolosuh- teita. Kasvualustan kosteustasona pidettiin tensiometrillä mitattua kosteuslukemaa 0,1–0,4 baaria, jolloin kasvualustan tila- vuudesta oli vettä 50–70 %. Kastelu tehtiin aina täysravinneliuoksella, jonka mS-luke- ma (ravinneliuksen väkevyyttä kuvaava liu- oksen sähkönjohtavuuden yksikkö) vaihteli tarpeen mukaan 1–3, jolloin kasvualustan veden mS-lukema vaihteli alueella 1,5–4. Muuten noudatettiin Suomessa yleisesti käytettyjä kurkun (Murmann 1992) ja to- maatin viljelymenetelmiä (Murmann 1996). Koekasvihuoneena oli nykyaikaisel- la tekniikalla varustettu 130 m2:n tutki- muskasvihuone, jossa koejäsenkohtaiset lannoitukset ja kastelut oli mahdollista to- teuttaa. Kasvihuoneautomatiikka tallensi kaikki kasteluun, lannoitukseen ja ilmas- toon liittyvät parametrit. Tutkimuksissa noudatettiin tyypillisiä kasvihuonekoejärjestelyjä. Toistoja oli 3–4, havainnoitavassa koeruudussa oli yleensä 5 kasvia ja koeruudut oli suojattu reunuskas- veilla. Kasveista määritettiin fenologiset havainnot, sadontuotto ja laatu. Kasvustos- ta tehtiin sadon lisäksi muut kasvumittauk- set, kuten lehtialat ja kasvien pituudet. Kasvualustan rakenteen pysyvyys mitattiin tilavuuden muutoksina. Tulokset Pellava-alustan rakenne ja ravinteiden kulutus Vuonna 1997 käytetty suomalainen pella- va-alusta säilytti muotonsa, mutta sen tila- vuus väheni alkuperäisestä 30–40 %. Kas- vualustan muoto säilyi käytetyn polyesterin (15 %) ansiosta. Tässä pellava-alustassa kasvien juuret levittäytyivät kuten kivivil- lassa, eli kasvoivat alustan läpi kasvualustan alaosaan, mihin levittäytyivät tiiviiksi ma- toksi. Itävaltalaiset (Heraklith) pellava- alustat kutistuivat kasvukauden aikana noin 55 % alkuperäisestä tilavuudesta. Kas- vualustan polyesteripitoisuuden (alunperin 20 %) nostaminen 40 %:iin ei vähentänyt alustan kokoon painumista. Alustan tila- vuuspainolla ei ollut käytännön merkitystä rakenteen pysyvyyden kannalta. Itävalta- laisessa alustassa kasvien juuret eivät kasva- neet voimakkaasti alustan alaosiin, vaan ne jäivät lähelle istutusruukkua (Taulukko 1). Puhdas pellavakuitu ja tärkkelyksellä vahvistettu kuitu (Waldviertler Flachsve- rarbeitung) painuivat kasaan välittömästi alkukastelun jälkeen, jolloin myös kasvien kasvu estyi. Tästä syystä näistä kokeista ei ole satotuloksia. 40 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:32 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Taimikasvatus pellavassa ei ollut verrat- tavissa esimerkiksi turpeeseen, koska alus- tan pinta pysyi kuivana ja typen sitoutumi- nen oli hallitsemattoman runsasta, jolloin taimien kehitys jäi jälkeen verrannealustois- ta. Siksi istutuksissa käytettiin ensimmäisen tomaattikokeen jälkeen vain turpeessa kas- vatettuja taimia. Pellava-alusta sitoi typpeä istutuksen jälkeen 3–5 viikkoa niin voimakkaasti, että kastelulannoksessa täytyi käyttää 2–3 -ker- taisia typpiannoksia turpeeseen verrattuna. Alkuvaiheen jälkeen ravinteiden kulutus oli sama kuin muissa alustoissa. Kasvien kasvu pellava-alustassa Kurkku ja tomaatti kasvoivat pellava-alus- tassa ongelmitta, kun ensimmäisien viikko- jen ylimääräinen typen kulutus osattiin hal- lita. Jos pellava-alustan rakenne painui ka- saan heti istutuksen jälkeen, kuten kävi pel- kässä pellavassa ja tärkkelyksellä vahviste- tussa pellavassa, kasvien kasvu pysähtyi täysin, eikä satoa saatu. Kaikissa kokeissa sekä kurkulla että to- maatilla saatiin hieman pienempiä, 2–3 kg/m2, satoja kuin turpeessa ja kivivillassa, mutta sadot olivat kuitenkin erittäin hyviä ja laadultaan moitteettomia. Sadon pie- neneminen näkyi yleensä kahtena ensim- mäisenä satokuukautena, jolloin jouduttiin tasapainoilemaan typpilannoituksen kans- sa. Tomaatin hedelmät olivat pellavavillas- sa keskimäärin pienempiä kuin turpeessa. Kurkun makua arvioitiin pienimuotoisessa testissä. Hedelmien makuun kasvualustalla ei tuntunut olevan vaikutusta (Taulukko 2). Vuonna 1997 Oy Scanwoven Ab:n val- mistamaan kasvualustaan, joka säilytti muotonsa koko kasvukauden, voitiin tehdä kurkun uusintaistutus. Uusintaistutuksessa ei ollut ongelmia typpilannoituksen kanssa, kuten käyttämättömässä kasvualustassa. Tästä syystä sadon muodostus oli saman- laista kuin turpeessa. Kasvien fenologiset ominaisuudet olivat hieman erilaiset pellavavillassa ja turpeessa kasvatettaessa. Erityisesti turpeessa kasva- neen kurkun lehtien pinta-ala oli suurempi kuin pellavavillassa. Samoin turpeessa kas- vaneen tomaatin varret olivat painavampia. Tulosten tarkastelu Pellavakuidussa tehdyt kasvatuskokeet osoittivat, että itse kuidussa ei ole sellaisia haitta-aineita tai tekijöitä, jotka estäisivät kasvien kasvua. Pellavavillan soveltuvuus kasvualustaksi on täysin riippuvainen val- mistusprosessista. Pelkkä pellavavilla ei so- vellu alustaksi, vaan sen rakennetta on vah- vistettava sopivalla lisäaineella. Tehdyissä kokeissa toimivana lisäaineena oli polyeste- ri, mutta senkin käyttö ilmeisesti vaatii 41 Taulukko 1. Pellava-alustojen tilavuuksien muutokset kasvukauden päättyes- sä. Vanha pellava = edellisessä kokeessa ollut alusta, pellava 40 = ominaispaino 40 kg/m3, pellava 60 = ominaispaino 60 kg/m3. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:33 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 oman tekniikkansa. Suomalaisen Scanwo- ven-tehtaan tekniikalla valmistettu pella- va-alusta säilytti rakenteensa koko kasvu- kauden ja siihen voitiin tehdä jopa uusin- taistutus. Samoin tässä alustassa kasvien juuret levisivät normaalisti villalevyn ala- reunaan. Sen sijaan itävaltalaisessa villale- vyssä juuret eivät tunkeutuneet levyn ala- osaan ja rakenne tiivistyi voimakkaasti si- dosaineesta tai levyn suuremmasta tila- vuuspainosta huolimatta. Muulla tekniikal- la (esim. ilmakarstauksen avulla) valmistet- tuja alustoja ei tätä kirjoitettaessa vielä ollut projektin käytössä. Kokeet osoittivat, että mikäli pellavasta aiotaan tehdä kasvualusta kasvihuoneeseen, alustan ominaisuuksia täytyy kehittää eri- tyisesti kasvien kasvua varten. Kasvihuone- olosuhteet ja kasvien kasvu vaativat kasvu- alustalta seuraavia ominaisuuksia, jotka on arvioitu kasvuturpeen ja kivivillan kasvu- alustaominaisuuksien pohjalta (Puustjärvi 1991). Kasvualustan on pysyttävä alkupe- räisessä muodossaan koko kasvukauden ajan, eikä se saa menettää tilavuudestaan enempää kuin 20–40 %. Jos kasvualustaa puristetaan kosteana kasaan, sen on palau- duttava lähes alkuperäiseen tilavuuteensa puristuksen jälkeen. Mieluiten alustan pu- ristuksen kesto tulisi olla niin voimakas, että se pysyy koossa, vaikka paine olisi 1–2 kg/dm2. Kun alusta on kyllästetty vedellä, on siihen jäätävä ilmatilaa vähintään 15–20 %, jotta kasvien juuret eivät kärsisi hapen- puutetta ylikastelutilanteessa. Kasvualus- talla ei tarvitse olla ravinteiden pidätysky- kyä, sillä viljelytekniikkana voidaan käyttää kivivillan kastelu- ja lannoitustekniikka. Tehtyjen kokeiden mukaan pellava so- veltuisi vain yksivuotiseen kasvien tuotan- toon, koska kuidut lahoavat suureksi osaksi yhdessä vuodessa. Tämän perusteella alusta soveltuu vain kurkulle ja tomaatille, mutta ei lainkaan ruusulle, jota viljellään useampi vuosi samassa kasvualustassa. Erityisesti on otettava huomioon, että nykyaikaisessa kasvihuoneessa kasvualustaksi soveltuu vain korkealuokkainen villaformulaatti, jonka ominaisuudet eivät vaihtele vuodesta ja erästä toiseen. Siksi raaka-aineeksi sovel- tuu vain tasalaatuinen kuitu, jossa ei ole vaihtelua aiheuttavia muita kasvinosia. Pellavan käyttö kasvualustaksi on myös riippuvainen tuotteen hinnasta. Kuitua tar- 42 Taulukko 2. Kurkun ja tomaatin sadot pellava-alustoilla eri kokeissa. Vanha pel- lava = edellisessäkokeessa ollut alusta, pellava 40 = ominaispaino 40 kg/m3, pel- lava 60 = ominaispaino 60 kg/m3. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:34 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 vitaan noin 40–50 kg yhtä kasvualustakuu- tiometriä kohden. Tämän perusteella 1000 kg:sta kuitua voidaan saada kasvualustaa 1250 m2:lle. Korvaavat kasvualustat (turve, kivivilla) samalle alalle maksavat viljelijälle n. 10 000 mk, mikä antaa pellava-alusta- tuotannolle selvän kustannusrajan. Pella- vasta valmistettu kasvualusta saisi siis mak- saa enintään 10 mk/kg. Pellavakuidun soveltuvuutta kasvihuo- nekasvien kasvualustaksi ei tiettävästi ole aikaisemmin tutkittu, joten tämä projekti tuotti aiheesta hyödyllistä uutta tietoa. Projektin tulosten hyödyntäminen Projektin yritysosapuoli, Somerolla vuonna 1993 perustettu Elixi Oil Oy, on erikoistu- nut öljypellavan viljelyttämiseen ja jatkoja- lostukseen. Yritys toimii verkostoperiaat- teella niin raaka-aineen hankinnassa, tuot- teiden valmistuksessa, markkinoinnissa kuin myös tuotekehityksessä. Projektissa syntynyttä uutta tietoa yritys on hyödyntä- nyt sekä tuotteidensa laadun että sopimus- viljelytuotantonsa kannattavuuden kehit- tämisessä. Öljypellavasta tuotetaan teknis- ten sovellusten lisäksi elintarvikkeita, joi- den on tutkimuksissa todettu vaikuttavan positiivisesti ihmisten terveyteen ja hyvin- vointiin. Pellavansiemenestä puristetun öl- jyn ja sivutuotteena saatavan rouheen käy- töllä voidaan ehkäistä sydän- ja verisuoni- sairauksia ja tasapainottaa vatsan toimin- taa. Projektissa on tuotettu ajankohtaista ja tarpeellista tietoa varsinkin uuden viljely- oppaan (Hongisto et al. 2000) avulla. Op- paan kokoamiseen on osallistunut laaja joukko asiantuntijoita tutkimuslaitoksista ja yliopistosta. Myös luonnonmukaisesti öl- jypellavaa viljeleville on voitu tarjota uutta tietoa, jota on saatu tämän projektin toi- mesta käynnistetystä erillisestä tutkimus- hankkeesta. Projektin tuloksia on hyödyn- netty myös erilaisissa koulutustilaisuuksissa sekä seminaareissa. Eräs niistä oli 10.– 12.8.1998 järjestetty Suomen ensimmäi- nen kansainvälinen pellavaseminaari, NordFlax I, jonka järjestelyihin osallistut- tiin projektin puolesta monin tavoin. Lehti- artikkeleita projektista on kertynyt pitkälti yli 100. Projektin aikana luotiin myös valmiuk- sia pellavan yhdistetylle siemen- ja kuitusa- don hyödyntämiselle. Käytännön toteutus- mahdollisuudet riippuvat pellavakuitu- tuotteiden tuotannon kehityksestä lähivuo- sina. Kirjallisuus Hongisto, S., Hyövelä, M., Lehtinen, P., Pasila, A., Pirkkamaa, J. & Sankari, H. (eds.) 2000. Öljy- pellavan viljelyopas 2000. Jokioinen: Agropolis Oy. 19 p. ISBN 925-5267-03.1. Hyövelä, M., Sankari, H. & Vilkki, J.1996. Koti- mainen öljypellavalajike on hyvä valinta. Koetoimin- ta ja käytäntö 53(19.3.1996): 15. Kuckuck, H., Kobabe, G. & Wenzel, G. 1991. Fun- damentals of plant breeding. Heidelberg: Springer- Verlag. 236 p. ISBN 0-387-52109-7. Luostarinen, M., Reijonen, A., Mäkinen, M. & Pirkkamaa, J. 1998. Öljypellavan kuidun hyödyntä- minen. Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja A 45. Jokioinen: Maatalouden tutkimuskes- kus. 50 p. ISSN 1238-9935, ISBN 951-729-528-6. Lööf, B. & Appelqvist, L.-Å. 1972. Plant breeding for improved yield and quality. In: Appelqvist, L.-Å. & Ohlson, R. (eds.). Rapeseed. Amsterdam: Elsevier Publishing Company. p. 101–122. ISBN 0-444- 40892-4. 43 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:35 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Murmann, T. 1992. Kasvihuonekurkun viljely. Kauppapuutarhaliitto. Helsinki. 139 p. – 1996. Tomaatin viljely. Kauppapuutarhaliitto. Hel- sinki. 125 p. Puustjärvi, V.1991. Kasvu ja kasvun hallinta kasvi- huoneviljelyssä. Vantaa: Puutarhaliitto. 287 p. Thies. W. 1968. Die biogenese von linol- und lino- lensäure in den samen höherer pflanzen, insbeson- dere raps und rübsen, als problem der ölpflanzen- züchtung. Angew Botany XLII: 140–154. Uauy, R., Peirano, P., Hoffman, D., Mena, P., Birch, D. & Birch, E. 1996. Role of essential fatty acids in the function of the developing nervous sys- tem. Lipids 31 (Suppl.): 167–176. Vilkki, J. 1993. Helmi-öljypellava. Maatalouden tut- kimuskeskus, Tiedote 6/93. Jokioinen: Maatalou- den tutkimuskeskus. 11 p. Yaniv, Z., Elber, Y., Schafferman, D. & Zur, M. 1991. The effect of temperature on the fatty acid composition of high-and-low-erucic-acid rape culti- vars. In: McGregor, D.I. (ed.). Proceedings from GCIRC 8th International Rapeseed Congress, Sas- katoon, Saskatchewan, Canada, July 9-11, 1991. p. 1821–1825. Yaniv, Z., Ranen, C., Levy, A. & Palevitch, D. 1989. Effect of temperature on the fatty acid compo- sition and yield of evening primrose (Oenothera la- marckiana) seeds. Journal of Experimental Botany 40(214): 609–613. Hankkeen muita julkaisuja Hyövelä, M., Vilkki, J. & Sankari, H.1997. Öljypel- lavan uudet kasvinjalostus- ja kasvinviljelytutkimuk- set. Koetoiminta ja käytäntö 54(25.11.1997): 50. Sankari, H. 1999. Kokemuksia öljypellavan viljelys- täsadekesänä1998. Koetoiminta ja käytäntö3: 2. Soini, M. 1997. Pellavavillasta uusi vaihtoehto kas- vualustaksi? Puutarha&Kauppa 51–52/97: 22–23. – 1999. Pellavavillan kehitystyö tarvitsee vielä ai- kaa. Puutarha&Kauppa 28/99: 4–5. 44 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:35 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Pellavapohjaisen kasvualustan soveltuvuus viljelysienten kasvatukseen Pekka Vilppunen FinFlax Oy, Pekantie 21, 90900 Kiiminki, pekka.vilppunen@nic.fi Tutkimuksessa kehitettiin vuonna 1995 kuitupellavan bioteknisen prosessoinnin si- vutuotejakeista viljelysienten (osterivinokas ja siitake) kasvualusta. Pellavapohjaisella kasvualustalla tehtiin teolliset viljelykokeet osterivinokkaalla ja pilot-luokan viljelyko- keet siitakkeella. Tutkimustulokset osoitti- vat pellavakasvualustan olevan kilpailuky- kyinen nykyisten alustojen kanssa. Kasvu- alustamateriaalin tasalaatuisuus vähentää sienten viljelyn tuotantoriskejä ja -kusta- nnuksia. Pellavan sivujakeiden hyödyntä- minen sienten kasvualustana parantaa pel- lavan jatkojalostuksen kokonaiskannatta- vuutta. Avainsanat: kuitupellava, kasvualusta, sienet, viljely, osterivinokas, siitake Industrial-scale mushroom production and the suitability of flax by-products for mushroom substrate production This study, carried out in 1995, addressed a totally novel use of flax by-products as a substrate material for growing lignivorous mushrooms. The bioconversion rate of dif- ferent types of flax waste in relation to dif- ferent exotic mushroom species was studied in depth by monitoring their biological characterisation. The substrates produced for exotic mushrooms using flax shives and flower bottoms were promising and could be reproduced on laboratory, pilot and in- dustrial scales. Key words: flax shive, culture media, mushrooms 45 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:35 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johdanto ja tutkimuksen tavoite Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuonna 1995 rahoittamaan hank- keeseen ”Sienten teollinen tuotanto ja jat- kojalostus sekä pellavapohjaiseen raaka-ai- neeseen perustuvien kasvualustojen kehit- täminen”. Kuitupellavan jatkojalostuksen liiketaloudellista kannattavuutta oleellises- ti parantava mahdollisuus on koko kasvin prosessointi arvotuotteiksi. Viljelysienten tuotanto on viime aikoina voimakkaasti kasvanut. Erilaisten tuotantohäiriöiden ja -hävikkien välttämiseksi etsitään uusia ta- salaatuisia kasvualustamateriaaleja. Tutkimuksen tavoitteena oli – testata laboratoriokokein eri viljelysien- ten kasvutekijöitä pellavapohjaisella kas- vualustalla – tutkia kasvualustan tuotantoedellytyksiä pilot-mittakaavassa tapahtuvilla siitak- keen viljelykokeilla kaupallisella sienirih- mastolla – tutkia osterivinokkaan teollisen viljelyn edellytykset pellavapohjaisella kasvu- alustalla. Aineisto ja menetelmät Tutkimus toteutettiin Oulun yliopiston, belgialaisen sienirihmaston tuottajan Mycelia bvba:n ja suomalaisen kuitupella- van biotekniseen prosessointiin erikoistu- neen FinFlax Oy:n yhteistyönä. Osterivi- nokkaiden teolliset tuotantokokeet tehtiin Oulun lähistöllä sijainneessa viljelysieni- mössä. Kasvualusta tehtiin pellavan entsy- maattisen liotuksen sivutuotteista: päistä- reestä, siemenistä ja siemensylkyistä. Alus- tamateriaali neutraloitiin kalkilla (5 %). Alustat pastöroitiin 7 tuntia lämpötilassa 85 ºC. Massan annettiin jäähtyä 25 ºC:seen, minkä jälkeen lisättiin sienirihmasto. Rih- maston toimitti Mycelia bvba. Materiaali pakattiin muovisiin kasvualustapusseihin (10 kg), minkä jälkeen alustat siirrettiin rih- maston kasvatustiloihin ja edelleen tuotan- totilaan, jossa lämpötila (15 ºC), ilmankos- teus (85 %) ja valaistus (200 lux, 12 tunnin jaksotus) pidettiin vakioina. Ilmankosteus ylläpidettiin ultraäänikostuttimilla. Kasva- tustiloissa oli koneellinen ilmastointi jatku- van ilmanvaihdon varmistamiseksi. Siitakkeiden viljelykokeet tehtiin Bel- giassa Mycelia bvba:n tiloissa. Viljelyko- keissa tutkittiin erilaisten kasvualustojen tuottamia sienisaantoja. Käytetyt kasvu- alustamateriaalit on esitetty taulukossa 1. Alustamateriaalit pakattiin autoklaavattui- hin ja suodattimilla varustettuihin kasva- tuspusseihin. Viljelykokeissa seurattiin tuoresienten määrää, alustan tuotantokapasiteettia, päi- vittäistä tuotantoa ja keräysaikaa. Jokainen koe tehtiin kolmena kerranteena häiriöiden ja väärien johtopäätösten välttämiseksi. Tulokset Osterivinokkaiden viljelykokeet tehtiin 18 koesarjalla vakioiduissa olosuhteissa. Oste- rivinokkaiden keskimääräinen tuotto oli 18 % alustan märkäpainoa ja 60 % kuivapai- noa kohti. Kokonaistuotto 65 % saavutet- tiin kahden viikon kuluessa kasvatusperio- din alusta. Lopputuotto 25 % saatiin kah- den viikon kuluessa ensimmäisestä keruus- ta. Tulokset osoittivat, että pellavapohjai- sella alustalla osterivinokassato saatiin kuu- kaudessa verrattuna perinteisen olkialustan kolmen kuukauden pituiseen sadonkeräyk- seen. Sienet toimitettiin loppukäyttäjälle, jolta saatu palaute oli myönteinen. Siitakkeiden viljelykokeiden tulokset on esitetty taulukossa 2. Suomalaiseen pellava- raaka-aineeseen pohjautuvien alustojen tuotos oli täysin kilpailukykyinen perinteis- ten alustojen kanssa. Paras tulos saatiin ko- timaisella alustalla, jonka kuiva-aineesta 2/3 oli pellavapäistärettä (entsyymiliotus) ja 1/3 siemeniä ja siemensylkkyjä ilman mi- tään lisäravinteita. Viljelykokeiden tulokset osoittavat, että 46 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:35 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 – puhdas, tasalaatuinen, entsymaattisen li- otusprosessin sivutuotteena syntynyt pellavapäistäre sopii viljelysienten kasvu- alustaksi – osterivinokkailla ja siitakkeilla tehdyt la- boratorio- ja teolliset koeviljelyt olivat toistettavissa – kokeissa saadut osterivinokas- ja siitake- sadot olivat laadullisesti ja määrällisesti kilpailukykyisiä. Pellavapäistärealustalla siitakerihmas- ton kehittymisaika oli 3–4 vuorokautta ly- hyempi, millä on suuri merkitys sienten vil- jelijälle. Tärkein etu käytettäessä pellava- päistärealustaa osterivinokkaan viljelyssä on raaka-aineen tasalaatuisuus, joka mini- moi alustasta aiheutuvat tuotantohäiriöt ja -hävikit. Tulosten tarkastelu Osterivinokkaan ja siitakkeen viljelykokei- den tulokset osoittivat kuitupellavan bio- teknisen prosessoinnin sivutuotteena synty- vän materiaalin sopivuuden viljelysienten kasvualustaksi. Sienenviljelijän saamat tek- niset ja taloudelliset hyödyt ovat: – viljelysienten uudet tuotantomahdolli- suudet – tasalaatuisen kasvualustamateriaalin tuotantoriskejä vähentävä vaikutus – alhaisemmat tuotantokustannukset – käytetyn alustan sopivuus rehuksi tai kompostointiin. Mahdollisuus prosessoida koko pellava- kasvi arvotuotteiksi lisää oleellisesti jalos- tusketjun kannattavuutta ja monipuoli- suutta parantaen siten pellavan viljelyedel- lytyksiä. 47 Taulukko 1. Siitakkeen viljelykokeissa käytetyt kasvualustamateriaalit. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:37 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kirjallisuus Vilppunen, P., Mäentausta, O. & Kess, P.1999. Valorisation of flax by-products by means of myce- lial biomass-production in different applications. In: Overend, R.,P & Chornet, E. (eds.). Biomass, a Growth Opportunity in Green Energy and Value- added Products. Proceedings of the 4th Biomass Conference of the Americas, Oakland, California, USA, August 29-September 2, 1999. Oakland: El- sevier Science. p. 629–634. 48 Taulukko 2. Siitakkeen viljelykokeiden tulokset 1995. Alustan kirjainkoodit sa- mat kuin taulukossa 1, koesarja 2. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:38 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Viljelysienten markkinat ja tuotantoedellytykset Pekka Vilppunen FinFlax Oy, Pekantie 21, 90900 Kiiminki, pekka.vilppunen@nic.fi Maatalouden tutkituista non-food -tuotantovaihtoehdoista kuitupellavan bioteknisen liotukseen perustuvan jatko- jalostusketjun kehittäminen on edennyt jo niin pitkälle, että jalostuksen sivutuot- teille on etsitty hyötykäyttömahdolli- suuksia. Tavoitteena on koko pellavaraa- ka-aineen hyödyntäminen mahdollisim- man tarkasti ja kilpailukykyisesti. Hank- keessa selvitettiin vuosina 1997–1998 pel- lavapäistärekasvualustalla tuotettujen vilje- lysienten, osterivinokkaan ja siitakkeen, teollisen tuotannon mahdollisuudet pää- kaupunkiseudulla. Markkinatutkimuksen tulokset osoittivat, että pääkaupunkiseu- dulla toimivalla sienimöllä näyttäisi olevan mahdollisuudet toimia ja saada markkinoi- ta. Avainsanat: kuitupellava, kasvualusta, sienet, viljely, markkinat, markkinatutkimus Integrated substrate and mushroom production The production of exotic mushrooms has expanded rapidly in recent decades. Since the availability of conventional substrate material is restricted, mushroom growers are looking for cost-effective and environ- mentally friendly alternatives. Clean, uni- form quality flax shives, which are by- products of the enzymatic retting process, are a potentially interesting raw material for the production of lignivorous mushrooms. The results of a marketing study suggest that there might be a good business niche for mushroom producers using flax in the cultivation of mushrooms. Key words: flax, waste, mushrooms, growing, markets, market research 49 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:38 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johdanto ja tutkimuksen tavoite Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1997–1998 rahoittamaan hankkeeseen ”Sienten teollisen tuotannon, jatkojalostuksen, viennin ja kotimaiseen pellavapohjaiseen raaka-aineeseen perustu- vien kasvualustojen valmistuksen valtakun- nallinen yhteistyöverkosto”. Erikoissienten kysynnän kasvun ennustetaan kasvavan Suomessa vuosittain 30 % 1990 luvun lo- pulla. Viljelysienten markkinat jakautuvat herkkusieniin ja erikoissieniin kuten siita- ke ja osterivinokas. Erikoissienten koti- maan markkinoiksi arvioidaan nykyisin n. 200 000 kg eli 10 milj. mk. Alalla on useita hajanaisia sienimöitä sekä yksi merkittävä sieniä teollisesti tuottava yritys. Hankkeen (1997–1998) tavoitteena oli: – tutkia edellytykset pellavan bioteknisen kuidutuksen sivutuotteena syntyvien si- vutuotteiden hyödyntämiseksi sienten kasvualustoina ja kasvatusmenetelmänä valtakunnallisessa yhteistyöverkostossa, sekä – selvittää markkinatutkimuksella paikal- lisen sienituotannon mahdollisuudet pääkaupunkiseudulla. Aineisto ja menetelmät Tehdyssä markkinatutkimuksessa selvitet- tiin viljelysienten markkinointimahdolli- suuksia pääkaupunkiseudulla uuden sieni- mön perustamiseksi alueelle. Tutkimukses- sa kartoitettiin suurkeittiöiden ja tukku- kauppojen sienten hankintaa, hankinta- paikkoja, määriä ja pakkaustoiveita, osto- paikan valintaa vaikuttavia tekijöitä ja uu- delle sienten toimittajalle asetettavia vaati- muksia. Tutkimuksessa haastateltiin puhelimit- se 100 pääkaupunkiseudun suurkeittiöiden tavarahankinnoista vastaavaa henkilöä ja henkilökohtaisesti Helsingin, Vantaan ja Espoon ruokahuoltokeskusten sekä neljän tukkukaupan edustajaa. Koemarkkinoinnin toteuttamiseksi ra- kennettiin erikoissienten (osterivinokas, sii- take) kasvualustojen tuotanto- ja viljely-yk- sikkö Vantaalle. Yksikön tuotantokapasi- teetti oli n. 400 kg sieniä kuukaudessa koe- markkinointia varten. Tulokset Markkinatutkimuksen tulokset osoittivat pääkaupunkiseudulle perustettavalla sieni- möllä olevan melko hyvät mahdollisuudet toimia ja saada markkinoita. Tämä edellyt- tää perusasioiden eli oikean hinta-laatusuh- teen, jatkuvan toimitusvarmuuden, mark- kinoinnin tukipalveluiden, pakkausten ja tuotemerkkiasioiden olevan kunnossa. Suurkeittiöiden kertaostomäärät ovat pie- niä, joten yhteistyömahdollisuudet tukku- kauppojen kanssa olisivat paremmat. Myös kaupunkien ruokahuoltokeskukset, erityi- sesti Helsinki, olivat melko kiinnostuneita uudesta toimittajasta. Ostettavista viljely- sienistä 95 % on nykyisin herkkusieniä. Os- terivinokasta ja siitaketta pidetään erikois- tuotteina, joiden markkinointiin ei tällä hetkellä ole juuri panostettu. Viljelysienten käytön lisääntyessä kuluttajat vaativat herkkusienten lisäksi myös muita sieniä, mikä kasvattaa osterivinokas- ja siitake- markkinoita. Erikoissienten kasvualustojen valmis- tuksessa ja sienten viljely-yksikön toimin- nan alkuvaiheessa esiintyi kontaminaatioita ja osa sienisadosta tuhoutui. Syynä oli kas- vualustamateriaalin riittämätön pastöroitu- minen höyrytysprosessissa. Tämä johtui sii- tä, ettei pellavan siemenkotia murskattu, jolloin kodan siemenkuoret estivät kodan sisällä olevan siemenaineksen pastöroitumi- sen aiheuttaen haitallisten mikrobien ylival- lan rihmaston kasvuvaiheessa. Ongelman välttäminen olisi vaatinut kasvualustan kal- lista sterilointia, minkä takia koemarkki- noinnista luovuttiin ja tyydyttiin markkina- tutkimuksen tuloksiin ja aikaisempiin koe- 50 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:38 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 markkinointituloksiin (Oulun seutu vuosi- na 1997–1998, FinFlax Oy, julkaisematon raportti). Osana pellavapohjaisten kasvualustojen laajempaa kansainvälistä hyödyntämistä tehtiin yhteistyössä eurooppalaisten osa- puolien kanssa tutkimushanke-ehdotus EU:lle Craft/FAIR -ohjelmaan. Tulosten tarkastelu Pyrkimykset terveisiin elintapoihin ja puh- taisiin elintarvikkeisiin tukevat viljelysien- ten tuotannon lisäämistä. Alalla esiintyy jossain määrin kausiluonteisuutta. Metsäsi- enet eivät sovellu teolliseen tuotantoon, jo- ten metsäsienten kaupallinen merkitys on marginaalinen. Markkinoille pääsyä vai- keuttaa yhden yrityksen suuri markkina- osuus, mutta ennustettu kysynnän kasvu helpottaa tilannetta. Sienten viljelyn suurimmat riskit liitty- vät kasvualustojen laatuun, sillä alustan laa- tuvaihtelut aiheuttavat häiriöitä sienten tuotannossa. Teknologian kehityksen seu- raaminen ja tuotekehitys ovat merkittäviä kilpailutekijöitä kasvualustojen valmistajil- le ja sienten viljelijöille. Alustojen räätälöity kehitys mahdollistaa niiden ominaisuuksien muokkaamisen ja siten myös uusien erikois- sienten viljelyn. Visioitaessa toimialaa voidaan olettaa viljelysienten vähittäiskaupan kolminker- taistuvan 2000-luvun alkupuolella. Eri- koissienten asema terveydelle myönteisinä elintarvikkeina korostuu. Sienten jatkoja- lostusaste kasvaa voimakkaasti, sillä teolli- suusmaiden elintavat johtavat kevyempien ja terveellisimpien ruokien kysyntään. Sien- ten jatkojalostus on vasta alkuvaiheessa. Sienten tuotantoteknologian kysyntä kas- vaa. Markkina-alue laajenee voimakkaasti vientiin. Verkostoitunut yhteistyö on valta- kunnallinen kilpailutekijä sienten viljelijöil- le. 51 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:38 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Pellavakuidun kevätkorjuu ja käyttö lämmöneristeenä Aarne Pehkonen1), Pekka Kanerva2), Antti Pasila1), Ritva Rissanen2), Tom Pehkonen1) & Jukka Sihvola1) 1) Helsingin yliopisto, Maa- ja kotitalousteknologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin yliopisto, Antti.Pasila@helsinki.fi, Aarne.Pehkonen@helsinki.fi 2) Teknillinen korkeakoulu, Talonrakennustekniikan laboratorio, Rakentajanaukio 4 02150 Espoo, yhteydenotot: Eeva.Kauriinvaha@hut.fi Pellava on viljelykasvi, joka tarjoaa moni- puoliset hyödyntämismahdollisuudet. Kiin- nostus pellavan viljelyyn ja jalostamiseen on lisääntynyt viime vuosina eri puolilla Eu- rooppaa Suomi mukaan lukien. Syynä ovat toisaalta viljelijöiden kiinnostus pellavan viljelyyn ja toisaalta myös kuluttajien li- sääntynyt kiinnostus luonnonmukaisiin tuotteisiin, joilla nähdään olevan arvoa eri- tyisesti terveydellisten sekä ympäristöystä- vällisten ominaisuuksiensa vuoksi. Tutki- mus on tehty vuosina 1996–1997. Hank- keen aikan tehtiin pellavan korjuuteknolo- giakokeita, joissa selvitettiin olemassa olevi- en leikkuupuimureiden ja heinänkorjuuko- neiden soveltuvuutta pellavan siementen puintiin ja pellavan varsien korjuuseen. Pel- lavan varsista jauhettiin vasaramyllyllä pu- halluseristeen kaltaista lämmöneristemate- riaalia, jonka lämmönjohtavuutta mitat- tiin. Avainsanat: pellava, kuidut, lämpö, eristeet, selluvilla Biofibres as thermal insulation materials Linseed is a plant with a wide range of po- tential uses. Interest in growing and proc- essing linseed flax has increased in recent years due partly to the interest shown by farmers and partly to the growing keenness of consumers to use natural products, which are considered to have special value because of their health and environmental proper- ties. Key words: flax, fibres, bast fibre, insulation mat, linseed, loose fill, shives, thermal insulation 52 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:38 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johdanto ja tavoitteet Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1996–1997 rahoittamaan hankkeeseen ”Biokuidun käyttö lämmön- eristeenä”. Helsingin yliopiston maa- ja ko- titalousteknologian laitoksen sekä Teknilli- sen korkeakoulun talonrakennustekniikan laboratorion yhteisessä tutkimusprojektissa (1996–1997) oli tavoitteena selvittää öljy- pellavan varsien prosessoitavuus ja valmis- tetun eristeen aineominaisuudet pellava- pohjaisten lämmöneristeiden tuotteistamis- ta varten. Tutkimus koostui kahdesta osatutki- muksesta. Maatalousteknologisessa osassa oli tavoitteena selvittää erityisesti öljypella- van tuotantomahdollisuuksia sekä testata olemassa olevien viljely-, korjuu- ja esikäsit- telytekniikoiden soveltuvuutta eristepella- van tuotantoon. Tässä yhteydessä kehitet- tiin myös uutta kasvimassan kuidutus- ja päistäreiden erottamismenetelmää. Rakennusteknisessä osassa mitattiin eri tavoin työstettyjen pellavatuotteiden aineo- minaisuudet ja verrattiin niitä lämmöneris- teiden yleisiin rakennusfysikaalisiin ja me- kaanisiin ominaisuuksiin. Pellavan korjuu Korjuukokeiden perusteella öljypellavan koko varsisadon puiminen tavanomaisella leikkuupöydällä on vaikeaa syksyn kosteis- sa korjuuolosuhteissa. Kasvin liukukitka te- räspeltiä vastaan kasvaa voimakkaasti, kun materiaalin kosteuspitoisuus ylittää 35 %. Ilmiön seurauksena öljypellavan varret kie- toutuvat puimurin keloihin ja akseleihin. Lisäksi märät ja tahmeat siemenet tukkivat ruuveja ja seuloja. Leikkuupöydän ja kasvi- materiaalin välistä suurta kitkaa voidaan pienentää käyttämällä leikkuupöydässä materiaaleja, joiden kitka-arvo on pienempi kuin teräspellillä. Jo käytössä olevien leik- kuupuimureiden ominaisuuksia voidaan parantaa asentamalla näihin pellavanpuin- tia helpottava lisävarustesarja, joka sisältää vähäkitkaista leikkuupöydän pinnoitema- teriaalia ja muovisen syöttöläpän ja syöttö- sormet. Pellavan korjuun helpottamiseksi Hel- singin yliopiston maa- ja kotitalousteknolo- gian laitoksella tutkitaan pellavan korjuus- sa ns. dry-line -menetelmää (Kuva 1), jossa on yhdistetty öljypellavan puinti syksyllä ja varren korjuu heinätyökoneilla keväällä. Menetelmän periaatteet voidaan tiivistää seuraavasti: – syksyllä korjataan pellavan kuivassa lat- vaosassa olevat siemenet – keväällä korjataan talven yli pystyliote- tut varret, jolloin kuivatustarve on pieni – kevätkorjuussa voidaan hyödyntää kui- van materiaalin alhaisia kitka-arvoja – varsien prosessoinnissa hyödynnetään termoliotuksen valmiiksi irrottamat kui- dut. Pellavan varsien jatkokäsittely Varsimassa esikäsiteltiin olemassa olevilla heinänkäsittelylaitteilla, tarkkuussilppuril- la, olkimyllyllä ja vasaramyllyllä. Nämä esi- käsittelymenetelmät soveltuvat käytettä- väksi maatiloilla. Edellä mainituilla mene- telmillä käsitellyt valmisteet ovat raken- teeltaan tappuramaisia. Kuitupartikkelit ovat suuntautuneet mielivaltaisesti muis- tuttaen puhallettavaa selluvillaa. Vasaramyllyllä jauhettu kuitumassa ei yleensä sovellu levymäisen eristeen tuotan- toon, koska kuitu jauhautuu liian lyhyeksi ja sisältää liikaa päistärettä. Lyhytkuituinen massa soveltuu sen sijaan puhalluseristeen valmistukseen. Jatkojalostuslaitokseen kul- jetettavan materiaalin arvo kasvaa ja kulje- tuskustannukset alenevat, jos kasvimassas- ta voitaisiin poistaa osa päistäreistä jo tiloil- la. Yksinkertaisilla tärytykseen tai pyöri- misliikkeeseen perustuvilla seulontamene- telmillä saadaan poistetuksi jopa 50 % päis- täreistä. Seulonnalla eroteltu päistäremassa 53 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:39 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 voidaan hyödyntää kiinteänä polttoaineena tilalla, tai se voidaan myydä käytettäväksi esimerkiksi lastulevytuotantoon. Pellavan ominaisuudet lämmöneristemateriaalina Tärkeimmät aineominaisuudet arvioitaessa materiaalin käyttökelpoisuutta lämmön- eristeenä ovat: – lämmöneristävyys – käyttäytyminen ympäröivien kosteus- olosuhteiden muuttuessa – ilmanläpäisevyys. Edellä mainittujen rakennusfysikaalis- ten ominaisuuksien lisäksi lämmöneristeen tulee säilyttää ominaisuutensa työnaikaisis- sa olosuhteissa ja toimia suunnitellulla ta- valla koko rakennuksen kestoiän. Viime aikoina on rakennusmateriaalien terveellisyyteen ja turvallisuuteen alettu kiinnittää kasvavassa määrin huomiota. Tä- män seurauksena on koettu tarpeelliseksi sekä arvioida vanhojen rakennusmateriaali- en haittavaikutuksia että kehittää uusia ter- veellisiä rakennusmateriaaleja. Myös mate- riaalin työteknisiin ominaisuuksiin kiinni- tetään entistä enemmän huomiota. Lämmöneristeenä käytettävän pellava- tuotteen tiheys vaikuttaa esimerkiksi eris- teen lämmöneristävyyteen, eristeessä ta- pahtuvien ilmavirtausten suuruuteen sekä painumisalttiuteen. Tiheyden kasvaessa pellavaeristeen lämmöneristävyys heikke- nee, mutta ilmanpitävyys paranee ja painu- mat pitkällä aikavälillä pienenevät. Tihey- den vaikutusta pellavatuotteiden aineomi- naisuuksiin selvitettiin tekemällä laborato- riomittaukset usealla eri tiheydellä. Tuot- teiden kuivatiheydet olivat sullonta-astees- ta riippuen välillä 35–97 kg/m3. Keveimpiä olivat vasaramyllyllä jauhetut ja seulotut, 54 Kasvusto Siemen Olki Pystyyn jäävä sänki Talvi Syksy Kevät Niittomurskain Dry-line -menetelmä Leikkuupuimuri Kuva 1. Pellavan korjuu dry-li- ne –menetelmällä (Pasila 1998). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:40 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 sullomattomat tuotteet. Testatuilla työstö- menetelmillä pellavaeristeen tiheys tuli jon- kin verran suuremmaksi kuin lasivillan (alle 25 kg/m3) tai markkinoilla olevien puhal- lusvillojen (30-45 kg/m3). Pellavatuotteiden lämmöneristävyyso- minaisuudet olivat samaa suuruusluokkaa kuin mineraalivilloilla. Täten pellavaeristei- set rakenteet voidaan suunnitella tavan- omaisilla rakennepaksuuksilla ja runkorat- kaisuilla käyttäen rakenteen lämpimällä puolella ilmasulkua ja kylmällä puolella tuulisulkua. Terveelle rakennukselle on ominaista, ettei rakennusmateriaaleissa ja rakenteissa ole homekasvustoa. Tärkein homeiden kas- vua säätelevä tekijä on kosteus. Pellavaeris- teen tulee pitkällä aikavälillä pysyä kosteus- pitoisuudessa, joka vastaa alle 65 % ympä- röivän ilman kosteutta. Kosteuden sitomis- ja luovutuskykynsä ansiosta pellava kestää kertaluonteisia kostumistiloja homeiden kasvulle suotuisissakin olosuhteissa. Jos pel- lavaeristeen kosteuspitoisuus on jatkuvasti korkea, se homehtuu. Pellavan korkea alku- kosteus lisää homehtumisriskiä. Pellavan homehtumisriski on otettava huomioon eristeen tuotantoketjun kaikissa vaiheissa. Pellavan korjuuajankohdan tulee olla mahdollisimman kuiva. Korjuun jäl- keen ja varastoinnin aikana tulee varmistaa, että pellavaraaka-aineen varastointikos- teuspitoisuus on alle 15 %. Muussa tapauk- sessa materiaali on kuivattava. Pellavan tuotteistaminen lämmöneristeeksi Lyhyen pellavakuidun tuotantokustannus- ten alentamiseksi on kehitettävä edelleen dry-line -menetelmää, sillä varsiston kevät- korjuu näyttää ainoalta mahdollisuudelta massatuotantoon tähtäävien raaka-ainei- den hinnan alentamiseksi sellaiselle tasolle, että teollista tuotantoa voi syntyä. Lyhyelle tekniselle kuidulle tulee nope- asti luoda laatuluokitus, jolla varmistetaan, että kuidun tuottajan ja ostajan käsitykset kuidun ominaisuuksista ovat samat ja että pellavan tuotantoketjusta saadaan yhtenäi- nen ja sujuva ilman tarpeettomia välivaihei- ta. Tutkimus on päättynyt 31.12.1997 ja siitä on valmistunut kaksi julkaisua (Pasila et al. 1998, Rissanen & Viljanen 1998). Kirjallisuus Pasila, A., Pehkonen, A., Pehkonen, T. & Sihvo- la, J. 1998. Kasvikuitueristeen tuotannon koneket- ju. Helsinki: Helsingin yliopisto, Maa- ja kotitalous- teknologian laitos. Maatalousteknologian julkaisuja 1998/23. 60 p. Rissanen, R. & Viljanen, M. 1998. Kasvikuitupoh- jaiset materiaalit lämmöneristeinä. Julkaisu 77. Es- poo: Teknillinen korkeakoulu, Talonrakennusteknii- kan laboratorio. 73 p. 55 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:40 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Lyhytkuituisen pellavan korjuu-, varastointi- ja käsittelytekniikan kehittäminen Antti Pasila1), Aarne Pehkonen1) & Antti Suokannas2) 1) Helsingin yliopisto, Maa- ja kotitalousteknologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin yliopisto, Antti.Pasila@helsinki.fi, Aarne.Pehkonen@helsinki.fi 2) Maatalouden tutkimuskeskus, Maatalousteknologian tutkimus, Maatalousteknologia, Vakolantie 55, 03400 Vihti, antti.suokannas@mtt.fi Uudet luonnonkuitujen käyttökohteet edellyttävät pellavan ja kuituhampun kor- juu- ja prosessointiteknologian kehittämis- tä, jotta tuotantokustannuksia voidaan ny- kyisestä alentaa. Tulosten mukaan pellavan varsien kuivauskustannukset olivat melko korkeat ja kuituhampun kuivaaminen syk- syllä oli taloudellisesti mahdotonta. Kus- tannusten alentamiseksi käytettiin jo aiem- min esiteltyä dry-line -menetelmää, jossa pellavan tai kuituhampun varret korjataan vasta viljelyvuotta seuraavana keväänä. Pel- lavan ja kuituhampun prosessointiin kehi- tettiin vasaramyllyn ja rumpulajittelimen yhdistelmä, jonka avulla mitattiin korjuu- ajankohdan vaikutusta kuitusaantoon. Avainsanat: hamppu, pellava, kuidut, kuivaus, valmistus Improving the harvesting and processing technology for short fibre flax The aim of this project (1997–1998) was to study existing technology and develop new harvesting technology in order to cut the high production costs of short-fibre materi- als. The work was divided into three main parts: assessing the costs of harvesting hemp and flax in autumn; studying the op- tions for cutting the costs; and measuring the processibility of yields harvested with different technologies using pilot equip- ment developed during the project. Key words: hemp, flax, fibres, bast fibre, drying, dry-line, processing, short fibre. 56 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:40 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johdanto Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1997–1998 rahoittamaan hankkeeseen ”Lyhytkuituisen pellavan kor- juu- ja varastointitekniikan kehittäminen”. Helsingin yliopiston maa- ja kotitaloustek- nologian laitoksen ja MTT:n maataloustek- nologian tutkimushankkeessa oli tavoittee- na tutkia pellavan ja kuituhampun korjuu- teknologiaa. Tavoitteena oli myös erityises- ti kehittää uutta lyhyen kuidun tuotantoon sopivaa teknologiaa. Lyhyen pellavakuidun käyttöä on tutkittu aiemmin mm. erikois- paperien, erilaisten rakennekomposiittien ja puhalluslämmöneristeiden valmistuk- seen (Domier 1997, Rowell 1998, Rissanen & Viljanen 1998). Tutkimuksen aikana luotiin yhteydet useisiin Suomessa vireillä oleviin hankkei- siin, joissa on tarkoituksena valmistaa läm- möneristelevyjä pellavakuidusta. Raken- teilla olevien tehtaiden ongelmana on kui- tenkin esiprosessoidun raaka-aineen saata- vuus, sillä laitokset eivät pysty vastaanotta- maan käsittelemättömiä pellavan varsia. Eristetehtaiden tarvitsemaa rohdinkuitua muodostuu tekstiilipellavan jalostuksen si- vutuotteena. Suomessa rohdinkuidun tuo- tanto on kuitenkin rajoittunut pienelle alu- eelle Pohjanmaalle. Kotimaisen kuituraa- ka-aineen saatavuuden parantamiseksi tut- kimuksessa keskityttiin pellavan ja kuitu- hampun syyssadon kuivauskokeisiin, ke- vätkorjuumenetelmään ja prosessoitavuu- den mittaamiseen. Käytetyt laitteistot ja menetelmät Tutkimuksessa mitattiin pellavan ja kuitu- hampun kuivaamista MTT:n maatalous- teknologian tutkimusyksikön kehittämässä pyöröpaalikuivaamossa. Kuivaamo oli ra- kennettu siten, että syöttö- ja poistoilmojen määrät, paineet, lämpötilat ja kosteudet voitiin mitata. Lisäksi paalien kuivumista voitiin seurata lämpötila-antureilla. Kui- vaamiseen kulunut sähköenergia mitattiin kWh-mittarilla. Kuivauksen jälkeen pella- vapaaleista otettiin näytteet mikrobiologi- sen laadun määrittelemiseksi. Kuituhampun ja pellavan eri aikoina korjatun sadon prosessoitavuutta ja kui- tusaantoja mitattiin tutkimuksessa kehite- tyllä pilot-laitteistolla, joka koostui vasara- myllystä ja rumpulajittelimesta (Kuva 1). Pyöröpaalit jauhettiin ja lajiteltiin ja tulok- sista mitattiin erottuneiden pintakuidun ja päistäreen osuudet. Kasvimateriaaleina olivat syys- ja kevät- korjattu (dry-line -menetelmä) kuitupella- va sekä kevätkorjattu kuituhamppu (Fedo- ra 19). Lisäksi kokeessa oli kevätkorjattu öl- jypellava. Syyskorjattu kuitupellavalajike oli Belinka. Se oli paalattu pyöröpaaliin syk- syllä 1997 vuorokauden kuluttua niitosta liottamattomana. Kevätkorjattu kuitupel- lava (Viking) oli niitetty ja paalattu pyörö- paaliin keväällä 1998, samoin kuin kuitu- hamppu ja öljypellava (Helmi). 57 Kuva 1. Kuitukasvien esikäsit- telylaitteisto. 1 = paalin purka- ja, 2 = vasaramylly, 3 = sykloni ja 4 = rumpuerottelija (kuva: Esa Hakkarainen). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:41 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Tulokset Kuivaus Kuivauksen teoreettinen energian kulutus on n. 0,67 kWh/haihdutettu vesikilo. Kui- vauskustannuksiin vaikuttavat siten suo- raan kuivauksessa käytetyn energian hinta ja kuivauksen hyötysuhde. Kokeiden tulok- sena 35 % kosteiden pellavanvarsien vilje- ly-, korjuu- ja kuivauskustannukset olivat yhteensä n. 1 mk/kg kuiva-ainetta. Mikäli kuivattavien varsien kosteus on tätä suu- rempi, nousevat kuivauskustannukset jyr- kästi (Kuva 2). Pellavan laskelmissa olete- taan, että siemenet saadaan korjattua elin- tarvikekäyttöön. Kuituhampun viljely, korjuu- ja kuivauskustannukset olivat kor- jattaessa sato 60 % kosteudessa n. 2 mk/kg kuiva-ainetta. Kun kuituhampun hehtaari- sato on n. 10 000 kg k.a./ha, ovat hehtaarin sadon kustannukset syksyllä loka-marras- kuussa kuivattaessa n. 20 000 mk. Kuitu- hampun viljelyn tuki ja saatava myyntitulo eivät nykytilanteessa riitä kattamaan syk- syllä korjattavan kuituhampun kuivauskus- tannuksia. 58 Kuva 2. Pellavan varren kos- teuspitoisuuden vaikutus vil- jely- ja kuivauskustannuk- seen. Laskelmassa pellavan varsisato on 4 t/ha. Kuva 3. Kuitusaanto pro- sentteina paalatun kasvi- massan kuiva-aineesta. Kasveina syys- ja kevätkor- jattu kuitupellava sekä kevät- korjattu kuituhamppu. Vasa- ramyllyn seulakokona on 8, 12 ja 20 mm. Virhepalkit ku- vaavat keskihajontaa. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:42 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kuidun erottelu Vasaramyllyllä ja rumpuseulalla tehdyissä erottelukokeissa kuituhampun kuitujakeen osuus kokonaismassasta oli suurin. Kevät- korjatun öljypellavan kuitusaanto oli lähes sama kuin kevätkorjatun kuitupellavan (Kuva 3). Tulosten tarkastelu Pellavan viljely- ja korjuukustannuslaskel- mien perustana on ollut, että pellavan kor- juussa ja lyhyen kuidun tuotannossa voi- daan käyttää jo olemassa olevia maatalous- koneita, joihin on tehty vain vähäisiä muu- toksia pellavan käsittelyä varten. Mukana ei ole loukutus-lihtauslaitoksia eikä vastaavia laitteita. Laskelmat osoittavat, että Suo- messa pellavan viljely-, korjuu- ja kuivaus- kustannukset ylittävät Euroopassa vallitse- van rohdinkuidun ja päistäreen hintatason, mikäli tuotetaan pelkästään kuitua ja päis- tärettä. Tämä johtuu suurelta osin korkeista kuivauskustannuksista. Pellavan kuitutuotannon kannatta- vuutta voidaan parantaa valitsemalla pella- valajikkeita, jotka tuottavat sekä hyvän sie- men- että varsisadon (=2000 kg siementä + 4000 kg varsia/ha). Korjuu on tehtävä si- ten, että siemenet kelpaavat elintarvike- käyttöön. Siemenet muodostavat suurim- man osan pellavasta saatavista myyntitu- loista. Pellavan korjuussa käytetty ns. dry-line -menetelmä parantaa kannattavuutta. Täs- sä menetelmässä siemensato puidaan syk- syllä leikkuupuimurilla, jolloin siemensa- dosta saadaan elintarvikekelpoisena talteen jopa 95 %. Kun pellavan varsisato korja- taan syksyn sijasta vasta seuraavana kevää- nä, varsia ei tarvitse kuivata lainkaan. Lisäk- si kevätkorjuu helpottaa merkittävästi pel- lavan varsien prosessointia. Tämä on mer- kittävä kustannussäästö. Dry-line -mene- telmä voidaan toteuttaa vain pohjoisissa oloissa, joissa mikrobit eivät ankaran talven ansiosta tuhoa kuitusatoa. Tutkimus on päättynyt 31.12.1998. Kirjallisuus Domier, K. W. 1997. Flax straw, processing and utilization. Research project 92M495. Edmonton, Canada: Department of Renewable Resources. University of Alberta. 10 p. Pasila, A., Pehkonen, A. & Suokannas, A. 2000. Lyhytkuituisen pellavan korjuu- ja varastointitekno- logian kehittäminen. Maatalousteknologian julkai- suja 26/1999. Helsinki: Helsingin yliopisto, Maa- ja kotitalousteknologian laitos. In press. Rissanen, R. & Viljanen, M. 1998. Kasvikuitupoh- jaiset materiaalit lämmöneristeinä. Julkaisu 77. Es- poo: Teknillinen korkeakoulu, Talonrakennusteknii- kan laboratorio. 73 p. ISBN 951-223-978-7. Rowell, R. M. 1998. “Composite materials from ag- ricultural resources”. A technical report in research project: Modification of lignocellulosics for ad- vanced materials and new uses. Madison, USA: University of Wisconsin, Forest Products Labora- tory. 59 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:42 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Suomalaisen pellavan laadulliset kilpailutekijät Pekka Vilppunen FinFlax Oy, Pekantie 21, 90900 Kiiminki, pekka.vilppunen@nic.fi Tutkimuksessa selvitettiin vuonna 1996 suomalaisen kuitupellavan laadullisten ominaisuuksien kilpailumahdollisuudet Euroopan markkinoilla tekstiilituotteina ja alustavasti ns. teknisinä volyymituotteina, kuten pellavalujitteisina komposiitteina. Kokeellinen toiminta painottui pellavan kuidullisten ominaisuuksien kehittämiseen. Tutkimustulokset osoittivat suomalaisen kuitupellavan kilpailuedun olevan kuidun laatu yhdistettynä nykyaikaiseen proses- sointitekniikkaan. Avainsanat: pellava, kuidut, laatu, valmistus, tuotteet Finnish flax/linen products for European markets The Arctic Flax Process comprises continu- ous recycling retting for the controlled mac- eration of flax with the aid of different en- zyme preparations and microbial cultures. The main competitive advantages of the Arctic Flax Process are: the unique quality of the Arctic flax fibre, the novel bio- and process technology for fibre extraction and the development of flax fibre for new indus- trial products such as reinforced compos- ites. Key words: flax, fibres, quality, process technology, products 60 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:42 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johdanto ja tutkimuksen tavoite Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuonna 1996 rahoittamaan hank- keeseen ”Suomalaisten pellavatuotteiden asemointi Euroopan markkinoilla”. Tutki- muksen tavoitteena oli selvittää suomalai- sen pellavan laadulliset kilpailumahdolli- suudet Euroopan markkinoilla tekstiili- tuotteina sekä teknisinä volyymituotteina kuten pellavalujitteisina komposiitteina. Samanaikaisesti pohjoisen pellavalaadun (Arctic Flax) kilpailuaseman arvioinnin ohella pyrittiin selvittämään laatuun, tuo- tantotekniikkaan ja lopputuotteiden jalos- tusprosesseihin liittyvät riskit. Aineisto ja menetelmät Hanke painottui ensisijaisesti pellavan laa- dullisten ominaisuuksien tutkimus- ja kehi- tystoimintaan. Tutkimushanke toteutettiin Kemira Chemicals Oy:n Oulun tehtailla FinFlax Oy:n vuokraamissa tiloissa (labora- toriokokeet/koetoiminta). Tutkimuksen painopistealueita olivat bioteknisen liotusprosessin optimointi lop- putuoteajattelun mukaisesti ja kuitujen jat- kokäsittelymahdollisuudet lopputuotteik- si. Kuitupellavat liotettiin tehdasalueella sijaitsevassa pilot-koelaitoksessa. Liotetut korret käsiteltiin mekaanisesti puolalaisella scutching-linjalla. Kuitunäytteet testattiin Tampereen teknillisen korkeakoulun teks- tiili- ja vaatetustekniikan laitoksella teh- dyillä veto- ja murtolujuuskokeilla. Koetoi- minnan tulosten pohjalta selvitettiin suo- malaisen pellavan laadulliset edellytykset Euroopan tekstiili- ja ei-tekstiilimarkkinoil- la sekä aloitettiin jatkotoimenpiteet kilpai- lukykyisten pellavatuotteiden valmistus- edellytysten kartoittamiseksi. Tulokset Pilot-kokeiden tulokset entsymaattisen lio- tuksen, mekaanisen käsittelyn ja laatumää- ritysten osalta osoittivat suomalaisen kuitu- pellavan aivinakuidun keskimääräiseksi saannoksi liotetusta korresta n. 17 %, mikä on huomattavasti enemmän kuin peltolio- tuksen eurooppalainen keskitaso 12 %. Kuitujen veto- ja murtolujuudet olivat kor- keat. Tulokset osoittivat myös laadullisten ja teknisten ominaisuuksien pysyvän tasai- sina liotuskertojen kasvaessa. Viiveitä ja hankaluuksia tutkimuksen toteutukselle aiheutui mm. seuraavista sei- koista: 1. Tekniset – koeolosuhteet tehdasalueella vaihtelivat runsaasti. Koetoimintaa haittasi lähinnä veden ajoittainen huono laatu – suhteellisen vanhojen prosessilaitteiden jatkuva kunnostustarve – jatkokokeiden toteuttamisvaikeudet tuotteiden valmistuksessa tarvittavien prosessilaitteistojen puuttuessa 2. Laadulliset – koemateriaalin suhteellisen suuri laadun- vaihtelu, jota tosin onnistuttiin kompen- soimaan liotusprosessilla. Hankaluuksista huolimatta tutkimus voitiin saattaa loppuun asetettujen tavoit- teiden mukaisesti. Tulosten tarkastelu Osittain hankkeen tulosten pohjalta syntyi jatkotutkimushanke ”Pellavalujitteiset komposiitit”, jonka tavoitteena oli tuottaa suomalaisesta pellavakuidusta lasikuitua korvaavaa materiaalia autoteollisuuden komposiittirakenteisiin. Hankkeen päära- hoittajat olivat Tekes, maa- ja metsätalous- ministeriö, VTT ja yritykset. 61 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:43 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kirjallisuus Hankkeen julkaisut Vilppunen, P., Nousiainen, P. & Mäentausta, O. 1997. Arctic-flax process. In: Proceedings of world textile congress on natural and natural-polymer fi- bres, England, 9-11 July,1997. Huddersfield: De- partment of Textiles, University of Huddersfield. p. 313–317. –, Sohlo, J., Keskitalo, E. & Mäentausta,O.1998. Biotechnical processing of flax fibre to industrial products. In: Talvenmaa, P., Salonen, R. & Mäki- nen, M. (eds.). Proceedings and abstract of post- ers. The 1st Nordic conference on flax and hemp processing, Tampere, 10-12 August 1998. Tam- pere: Tampere University of Technology, Institute of Fiber, Textile and Clothing Science. p. 191–196. ISBN 952-15-0019-0. –, Sohlo, J. & Mäentausta,O.1997. Arctic-flax pro- cess. Making a business from biomass in energy, environment, chemicals, fibres and materials. Vol- ume 2. In: Overend, R.P. & Chornet, E. (eds.). Pro- ceedings of the 3rd Biomass Conference of the Americas. Montreal, Quebec, Canada, August 24–29, 1997. Great Britain: Elsevier Science. p. 945–952. ISBN 0080429963. 62 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:43 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Pellavalujitteiset komposiitit Pekka Vilppunen FinFlax Oy, Pekolantie 21, 90900 Kiiminki, pekka.vilppunen@nic.fi Komposiittimateriaalien tuotanto on voi- makkaasti kasvava luonnonkuitujen sovel- lusalue. Pellavalla voidaan mm. korvata la- sikuituja kovaa kulutuskestävyyttä vaativi- en osien valmistuksessa esimerkiksi autote- ollisuudessa. Pellavan entsymaattista käsit- telyä on jo käytetty hajottamaan kuituja korressa kiinnipitävää pektiiniä. Jatkuvalla entsymaattisella liotuksella voidaan tuottaa laadullisesti ja taloudellisesti kilpailuky- kyistä lujitekuitua muovisovellutuksiin. Tutkimuksessa pellavakuitua käytettiin lu- jitekuituna kertamuovivalmisteissa. Tuot- teiden lujuudet olivat luokkaa 800–1000 Mpa ja jäykkyydet 80 Gpa. Avainsanat: pellava, kuidut, entsyymit Flax fibre reinforced composites Flax is an important source of natural fibres for technical use e.g. in composite materials. Degumming of the flax with microbes and enzymes has been studied at length. Pro- ducing and characterizing microbial plant degradative enzymes under strictly con- trolled conditions have important practical and economic implications. Enzymatic ret- ting is a continuous process that produces high-quality flax fibres during the con- trolled maceration of flax with the aid of dif- ferent enzyme preparations. The controlled retting process developed by the project (1997–1999) produces fibre of uniform quality for reinforced plastics. Scanning electron microscopy and the tensile proper- ties of flax/epoxi composites were used to evaluate the quality of enzymatically retted flax fibres. The results showed that the flax fibres have a modulus of about 80 Gpa and a strength of about 800–1000 Mpa. Key words: flax, fibres, enzymatic retting, composites 63 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:43 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johdanto ja tutkimuksen tavoite Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1997–1999 rahoittamaan hankkeeseen ”Pellavalujitteiset komposii- tit”. Komposiittimateriaalien tuotanto on eräs voimakkaasti kasvava luonnonkuitujen teollinen sovellutusalue. Esimerkiksi pella- vakuidulla voidaan korvata lasikuitua kulu- tuskestävyyttä vaativissa osissa mm. auto- teollisuudessa. Pellavan edut komposiitti- tuotteissa ovat: edullinen hinta, tuotannon pieni energiatarve, kestävyys, tuotteiden kierrätettävyys ja biohajoavuus. Vastaavasti pellavan huonoja puolia ovat kuitujen heterogeenisuus, kuten pi- tuus ja paksuus, sekä laadunvaihteluista johtuvat ongelmat. Haitat voidaan kuiten- kin eliminoida kuitujen fraktioinnilla sekä bioteknisellä ja kemiallisella modifioinnilla. Tutkimuksen (1997–1999) tavoitteena oli selvittää laboratorio- ja pilot-kokein pel- lavan entsymaattisen liotusprosessin pro- sessitekninen optimointi lähtömateriaalin laadun ja lopputuotteen vaatimusten perus- teella. Lisäksi haluttiin tutkia liotuksen vai- kutukset pellavakuidusta valmistettujen komposiittimateriaalien laatuun sekä kemi- allisen käsittelyn vaikutukset lujitekuidun ja muovimatriisin väliseen kiinnittyvyyteen ja siten lopputuotteen laatuun. Aineisto ja menetelmät Entsymaattisen liotusprosessin laboratorio- kokeet tehtiin Oulun yliopiston prosessi- tekniikan osaston lämpö- ja diffuusiteknii- kan laboratoriossa ja pilot-luokan liotusko- keet FinFlax Oy:n koelaitoksessa. Liotus- koevaihtoehdot olivat jatkuva liotus (n. 50 peräkkäistä liotusta) ja hallittu yliliotus, jol- loin liotusaikaa jatkettiin normaalista 22 tunnista 36 tuntiin asti tavoitteena hajottaa kuitukimppu peruskuiduksi. Tutkittavat prosessisuureet olivat liotusaika, pH, läm- pötila, korsi/nestesuhde ja reagenssikon- sentraatio. Liotuksen kulkua seurattiin ana- lysoimalla orgaanisten happojen pitoisuuk- sia sekä määrittelemällä entsyymiaktiivi- suuksia, kuten pektiini- ja ksylanaasiaktii- visuudet. Määrityksessä käytettiin spektro- fotometriä ja nestekromatograafia. Liotuk- sen vaikutusta kuituihin seurattiin elektro- nimikroskoopilla (Kuva 1). Oy Keskuslaboratoriossa tehtyjen ko- keiden tavoitteena oli kehittää keittomene- telmä pellavakuitukimppujen hajottami- seksi yksittäiskuiduiksi, joita voitaisiin käyttää ruiskupuristamalla valmistettujen polypropeenikomposiittien lujitekuituina. Tutkitut keittokemikaalit olivat lipeä, nat- riumfosfaatti ja ammoniumoksalaatti. Pel- lavaa keitettiin myös pelkällä vedellä keit- toajoilla 1 ja 4 minuuttia sekä keittolämpö- tiloilla 100 ºC ja 160 ºC. Kokeissa seurattiin 64 Kuva 1. Entsymaattisen lio- tusprosessin vaikutusta kui- tuihin seurattiin elektronimik- roskoopilla (kuva: Pekka Vilp- punen). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:47 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 keittoparametrien vaikutusta kuitukimp- pujen kuituuntumiseen sekä kuitujen lu- juuteen. Yleisesti todettiin lujuuden hei- kentyvän kuituuntumisen lisääntyessä. Analyysitulosten perusteella keitto-olosuh- teet optimoitiin. Keskuslaboratorion käsittelemät kui- dut toimitettiin edelleen VTT:n kemian- tekniikan laboratorioon jatkokokeita var- ten. FinFlax Oy:n koelaitoksella prosessoi- dut kuidut toimitettiin edelleen ruotsalai- seen komposiittien tutkimuslaitokseen (Si- comp), jossa niistä valmistettiin pella- va/epoksi-koekappaleita. Koekappaleille tehtiin mekaaniset lujuustestit. Tulokset Jatkuvan liotuksen koesarjassa saavutettiin 50 peräkkäistä liotusta samalla liotusrea- genssilla. Liotetuille korsille tehtyjen me- kaanisten kuidunerotuskokeiden tulokset osoittivat pitkän kuidun saannon ja laadun pysyneen samana koko koesarjan ajan. Kes- kimääräinen pitkän kuidun saanto oli n. 22 % liotettavasta korsimäärästä, mikä on n. 30 % enemmän kuin esim. pelto-liotuksen vastaava kuitusaanto (Vilppunen et al. 1999). Jatketun liotuksen eli ns. hallitun ylilio- tuksen kuitunäytteiden elektronimikrosko- piointi osoitti kuitukimpun avautuneen mekaanisen käsittelyn jälkeen peruskui- duiksi. Peruskuidun tuottaminen on oleelli- nen osa pellavalujitteisten komposiittien kilpailukyvyn parantamista, sillä peruskui- dun lujuus on noin kolminkertainen verrat- tuna kuitukimpun vastaavaan lujuuteen ja lisäksi peruskuidun pituus/halkaisijasuhde on optimaalisempi kuidun prosessoimiseksi muovimatriisiin. Bioteknisesti prosessoidu- illa kuiduilla tehtyjen (Sicomp) komposiitti- kokeiden tulokset on esitetty taulukoissa 1 ja 2 (Oksman 1999). Tulosten mukaan suo- malainen, entsymaattisesti liotettu pellava- lujitekuitu saavuttaa korkean jäykkyyden ja suhteellisen hyvän lujuuden (Oksman 1999). Lopputuotteen käytön jälkeisen energiataloudellisen hyödyntämisen selvit- tämiseksi tehtiin pellava- ja lasikuitulujit- 65 Taulukko 1. Komposiittikokeissa käytetyt kuitutyypit (Oksman 1999). Taulukko 2. Komposiittien ja epoksihartsin mekaaniset ominaisuudet (Oksman 1999). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:48 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 teisille koekappaleille tuhkapitoisuus- ja lämpöarvomääritykset (Taulukko 3). Kuitujen kemiallisen käsittelyn edellyt- tämät optimoidut keitot eivät yksin riittä- neet hajottamaan pellavakuitukimppuja yksittäiskuiduiksi. Kimput löyhenivät kui- tenkin niin paljon, että sopivalla mekaani- sella käsittelyllä ne olivat helposti irrotetta- vissa toisistaan (Jokinen 1997). Prosessina vesikeitto oli kokeilluista vaihtoehdoista yksinkertaisin ja halvin sekä vähiten ympä- ristöä kuluttava. Vesikeitolla tuotetut kui- dut olivat karheita ja lujia. Lipeällä ja natri- umfosfaatilla keitetyt kuidut olivat pehmei- tä ja taipuisia. Lipeäkeitetyt kuidut olivat huomattavasti fosfaattikeitettyjä lujempia. Oksalaatilla käsitellyt kuidut jäivät kar- keiksi ja niiden lujuudet olivat korkeampia kuin lipeäkeitolla. Kuitusaannot olivat kor- keita. Oksaalikeiton ongelmat ovat käyte- tyn keittoliemen käsittely, haitallisten kaa- sujen muodostuminen keiton aikana ja sa- ostumat laitteistoissa ja kuitujen pinnoilla. Tulosten pohjalta todettiin ruiskuvalu- menetelmällä tapahtuvan komposiitin val- mistusta edeltävän kemiallisen käsittelyn olevan optimissaan seuraava: mekaanisesti puhdistettujen kuitujen katkominen alle 1 cm:n pituuteen, lipeä- tai vesikeitto yli sa- dan asteen lämpötilassa, mahdollinen per- oksidivalkaisu panosreaktorissa, vesipesu, kuivaus sekä karstaus tai muu lievä mekaa- ninen käsittely. Tulosten tarkastelu Tutkimustulokset osoittavat entsymaatti- sesti käsitellyn suomalaisen pellavakuidun sopivan luonnonkuitulujitteisten kompo- siittien materiaaliksi. Saavutetut jäykkyy- det olivat jopa parempia kuin lasikuitulujit- teisten vastaavat tulokset. Lujuudet jäivät lasikuitulujitteisten lujuuksia selvästi alhai- semmiksi. Tähän oli yhtenä syynä pellava- kuitulujitematon epähomogeenisuus ver- rattuna tasalaatuiseen lasikuitumattoon. Saksalaisella peltoliotetulla pellavakui- dulla tehtyjen laminaattien tuloksiin ver- rattuna entsymaattisesti liotettujen koti- maisten kuitujen arvot olivat moninkertai- sesti parempia. Luonnonkuitulujitteisten komposiittien käyttösovellutusten kasvaessa syntyy koti- maiselle korkealuokkaiselle pellavakuidulle uusi teollinen sovellusalue muovien lujite- kuituna. Pelkästään Euroopan autoteolli- suuden vuotuinen luonnonkuitulujitepo- tentiaali vastaa yli 100 000 ha:n viljelyalaa. Sovellusalan mielenkiinnon jatkuvasta kas- vusta ovat osoituksena useat EU:n rahoitta- mat tutkimusprojektit. 66 Taulukko 3. Komposiittinäytteiden lämpöarvot ja tuhkapitoisuudet. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:49 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kirjallisuus Jokinen, V. 1997. Pellavan kemiallinen kuidutus. Diplomityö, Lappeenrannan teknillinen korkea- koulu, kemiantekniikan osasto. 82 p. Oksman, K. 1999. Kompositmaterial av naturliga fi- brer, slutrapport. SICOMP Technical Report 99-007. Piteå: Sicomp. 38 p. Vilppunen, P., Oksman, K., Mäentausta, O., Keskitalo, E. & Sohlo, J. 1999. Biotechnical proc- essing of flax to reinforced composites. In: Techni- cal Forum Presentat ion, 5 t h Internat ional Conference of Woodfiber-Plastic Composites, Madison, Wisconsin, USA, May 26-28, 1999. Madi- son: Forest Products Society. p. 17. 67 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:49 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kuidun ja energian tuotanto pellavasta ja oljesta Allan Johansson VTT Kemiantekniikka, PL 14031, 02044 VTT, allan.johansson@vtt.fi Tämän tutkimuksen (1997–1998) tavoit- teena oli pienmittakaavaisten pilot- ja labo- ratoriolaitteiden avulla kehittää peltokas- veille soveltuvaa keittomenetelmää erikois- kuitumassan tuottamiseksi paperinvalmis- tukseen. Tuotantokustannuksen tuli olla kilpailukykyinen kaupallisiin puukuitu- massoihin verrattuna. Pyrkimyksenä oli saada tietoa agrokuidun valmistuksesta ol- jesta ja pellavasta niin paljon, että teollisuus pystyy arvioimaan uuden kehitteillä olevan keittomenetelmän kilpailukyvyn. Työssä pyritään kehittämään kustan- nustehokas menetelmä, joka mahdollistaa agrokuitutuotannon ilman erillistukea Avainsanat: pellava, kuidut, olki, bioenergia Integrated use of wheat straw and flax as raw materials for energy and paper fibres The purpose of the study (1997–1998) was to develop a new pulping method for the commercially competitive fabrication of fib- res suitable for high-grade speciality papers. The work was conducted on laboratory and beach scales to produce data for evaluating the feasibility of a full-scale industrial ope- rating without agricultural subsidies. Keywords: flax, fibres, straw, bioenergy 68 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:33:49 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Tausta ja tavoitteet Artikkeli perustuu maa- ja metsätalous- ministeriön vuosina 1997–1998 rahoitta- maan hankkeeseen ”Oljen ja pellavan jalos- tus kuiduksi ja energiaksi. Peltomassojen integroitu hyödyntäminen”. VTT:n ja Teknillisen korkeakoulun puunjalostusosaston aiemmassa yhteistyös- sä (Yilmaz et al. 1995) on osoitettu, että yk- sivuotisista peltokasveista voidaan tuottaa korkealaatuista erikoiskuitumassaa pape- rinvalmistukseen kilpailukykyiseen hintaan kaupallisiin puukuitumassoihin verrattuna. Taloudellisuus perustuu raaka-aineen suh- teen optimoituun tuotantoprosessiin sekä kasvuston kokonaisvaltaiseen hyödyntämi- seen perustuvaan integroituun ”agrorefine- ry”-konseptiin (Kuva 1). Tarkastelukohtee- na oli pellava, koska siitä tunnetusti voidaan valmistaa erittäin vahvaa pitkäkuituista massaa, jonka ominaisuudet paperinvalmis- tuksessa ovat paremmat kuin parhaan puusta valmistetun pitkäkuituisen massan. Tällä hetkellä pellavaa käytetään kalliiden erikoispaperilaatujen valmistukseen, kuten setelipaperit, erikoispainopaperit (mm. raa- mattupaperi) ja ohuet savukepaperit. Tässä jatkotutkimuksessa (1997–1998) menetelmän kehittämistä jatkettiin. Tar- koituksena oli yhdessä Valmet Oy:n kanssa tuottaa tietoa, jota voidaan käyttää uuden tekniikan taloudellisen potentiaalin arvi- oinnissa. Erillisenä hankkeena jatkettiin ag- rokuitutuotannossa saatavan sivufraktion jalostamista biopolttoöljyksi (pyrolyysiöl- jy). Jälkimmäinen tutkimus ei ole maa- ja metsätalousministeriön rahoittama, ja siitä raportoidaan erikseen. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli pi- enmittakaavaisten pilot- ja laboratoriolait- teiden avulla edelleen kehittää peltokasveil- le soveltuvaa keittomenetelmää erikoiskui- tumassan tuottamiseksi paperinvalmistuk- seen. Tuotantokustannuksen tuli olla kil- pailukykyinen kaupallisiin puukuitumas- soihin verrattuna. Pyrkimyksenä oli saada tietoa agrokuidun valmistuksesta oljesta ja pellavasta niin paljon, että teollisuus (Val- met Oy) voi arvioida uuden keittomenetel- män kilpailukyvyn. Työssä pyritään kehit- tämään kustannustehokas menetelmä, joka mahdollistaa agrokuitutuotannon ilman erillistukea. Tulokset Aiemmassa projektissa kehitetty ”vesikeit- to” (Johansson et al. 1993) täyttää yllä esite- tyt rajaehdot (taloudellisuus pienessä mitta- kaavassa, yksinkertaisuus), mutta tavoit- teena oli yksinkertaistaa menetelmää edel- leen kannattavuuden ja ympäristöystävälli- syyden parantamiseksi. Lisäksi haluttiin sel- vittää menetelmän soveltamismahdolli- suuksia myös olkimassan valmistukseen. Aikaisemmassa tutkimuksessa havaittiin li- 69 Kuva 1. Integroitu ”agrorefine- ry” konsepti. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:14 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 säksi agrokuitumassan valkaisun kulutta- van suhteellisen paljon kemikaaleja ja myös tähän haettiin parannusta. Kokeissa käytettiin sekä Närpiön Norr- holmin tilalta saatua pellavakuitua (peltoli- otettu, loukutettu, lihdattu), joka katkot- tiin VTT:n graafisen laboratorion paperi- leikkurilla noin 12 mm:n mittaiseksi, sekä Porvoosta (Borgå Lin ) saatua pellavaa (lou- kutettu, lihdattu ja katkottu n. 12 mm:n mittaiseksi toimittajan omatekoisella suu- rempaan tuotantoon soveltuvalla leikkuril- la). Vehnän olki oli joko VTT/TKK:n varas- toista tai Porvoosta saatua ja korret leikat- tiin noin 5 cm:n pituisiksi. Laboratoriokoeohjelman kautta aikai- semmin kehitetty ”happokeitto” onnistut- tiin modifioimaan huomattavasti yksinker- taisemmaksi ”vesikeitoksi”, joka samalla mahdollisti keittovaiheen yhdistämisen val- kaisun kelatointivaiheeseen, jossa häiritse- vät raskasmetallit poistetaan. Suurempimittakaavaisissa kokeissa py- rittiin varmistamaan laboratoriokokeissa saatujen tulosten toistettavuutta, sekä mahdollisuutta sopeuttaa kehitetty mene- telmä perinteiseen sellunkeittolaitteistoon. Uuden, suhteellisen pieneen mittakaavaan tähtäävän menetelmän kannalta on oleellis- ta, että prosessiin liittyvät laitekehityskus- tannukset voidaan pitää minimissä, mikä edellyttää olemassa olevan kaluston käyttä- mistä niin pitkälle kuin suinkin mahdollista. Kokeet suoritettiin KCL:ssä (Keskusla- boratorio Oy). Keitto-olosuhteet on esitetty taulukossa 1. Vesikeitot tehtiin 15 litran pyörivillä sähkölämmitteisillä keittimillä. Koesarjaan sisällytettiin myös vesikeiton yhdistäminen valkaisua edeltävään kela- tointivaiheeseen, jossa valkaisukemikaaleja kuluttavat raskasmetallit kompleksoidaan EDTA:lla. Saadut massat valkaistiin edel- leen peroksidilla ja peretikkahapolla eri sek- vensseissä. Massoista määriteltiin saanto, loppuvaaleus sekä paperitekniset ominai- suudet. Menetelmät ja tulokset on esitetty yksityiskohtaisemmin erillisessä raportissa (Leminen & Toikkanen 1998). Tutkimuksessa kokeiltiin myös biotek- nisen valkaisumenetelmän soveltuvuutta agrokuidun käsittelyssä. Ajatuksena oli poistaa jäännösligniini agrokuiduista käyt- täen VTT:ssä kehitteillä olevaa lakkaasi- mediaattori -konseptia (peräkkäiset lakkaa- si-mediaattori -käsittely, alkaliuutto ja per- oksidivalkasiu). Lakkaasina käytettiin VTT:n kasvuliuosta (valkolahottajasieni Trametes hirsuta) ja mediaattorina 1-hydroksibentsotriatsolia (HBT), joka on osoittautunut tehokkaaksi puumassan, lähinnä sulfaattisellun, delignifioinnissa. Käsittelyn tehokkuus arvioitiin pelkästään kappaluvun perusteella (vaaleusmittauksia ym. arkkiominaisuuksia ei tutkittu). Tehty- jen koesarjojen perusteella lakkaasi-medi- aattori -käsittely ei johtanut merkittävään valkaisukemikaalien (peroksidi) säästöön, joten kokeita ei jatkettu. Tulosten arviointi Tutkimuksessa kehitetty vesikeitto on huo- mattavasti yksinkertaisempi menetelmä kuin aiemmin (Leminen & Toikkanen 1998) kehitetty ”happokeitto”. Lisäksi vesi- keitto voidaan edullisesti yhdistää peroksi- divalkaisua edeltävään kelatointivaihee- seen. Tällä tavalla aiemmin ongelmana ol- lut valkaisun suuri kemikaalinkulutus on saatu alennettua tasolle, joka vastaa perin- teisen puumassan kemikaalikulutusta (noin 300 mk/t). Tutkimuksen perusteella pellavasta ja vehnänoljesta voidaan valmistaa vesikeitol- 70 Taulukko 1. Pellavan ja vehnän oljen keitto- olosuhteet. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:15 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 la ja peroksidi-peretikkahappovalkaisulla massaa, jonka loppuvaaleus on yli 80 %. Pellavaan verrattuna vehnän olki vaatii val- kaisussa yhden vaiheen enemmän ja myös selvästi enemmän kemikaaleja. Tämä joh- tuu vehnän oljen suuremmasta ligniinipi- toisuudesta. Pellavaa voidaan kuitenkin valkaista ja jauhaa seoksena oljen kanssa, jolloin olosuhteet vastaavat olkimassan val- kaisua. Suuresta ligniinipitoisuudesta johtuen oljen kuitusaanto (51 %) on vesikeitossa sel- västi pellavan kuitusaantoa (75–82 %) pie- nempi. Vesikeitossa vehnän oljen kui- tusaanto on kuitenkin suurempi kuin nor- maalin sulfaattikeiton ja valkaisun jälkeen, jolloin saanto jää selvästi alle 50 %:n. Valmistettu valkaistu pellavamassa on repäisylujuudeltaan hyvää, mutta ongel- maksi saattaa muodostua pitkien kuitujen kiertyminen eri käsittelyvaiheissa tiukoiksi kimpuiksi. Nämä voidaan kuitenkin valkai- sun jälkeen kuiduttaa esimerkiksi levyjau- hintyyppisellä kuiduttimella, jos pellava on seostettuna lyhytkuituun. Vehnänolkimassalla on huono veden- poistokyky kuidun lyhyydestä ja suuresta hienoainespitoisuudesta johtuen, mikä ra- joittaa tehdasmittakaavassa paperikoneen ajonopeutta. Tällä ei sinänsä ole suurta mer- kitystä, koska agrokuidun tuotannossa ni- menomaan tavoitellaan pienmittakaavaista tuotantoa, jolloin myös paperikoneet ovat pieniä (ja hitaita). Tärkeämpää ovat mene- telmän yksinkertaisuudesta johtuvat alhai- set investointi- ja käyttökustannukset sekä ympäristöystävällisyys. Alustava kustannusarvio pellavakuidun valmistukselle on esitetty taulukossa 2. Pel- lavamassan tuotantokustannukset jäävät laskelmassa selvästi alle verrokkina käyte- tyn pitkäkuituisen havupuumassan mark- kinahinnan. Pellavamassan kilpailukykyä lisää sen havumassaa parempi armeerausky- ky, mistä johtuen sitä tarvitaan vain noin puolet pitkäkuituisen havupuumassan määrästä saman paperilujuuden saavutta- miseksi. Siten pellavamassan markkina-ar- vo lienee havupuumassaa suurempi, samal- la kun valmistuskustannukset ovat pienem- mät. Kehitystyötä jatketaan tavoitteena ke- hittää uusi pienmittakaavaiseen tuotantoon sopiva virtaviivainen agrokuituun perustu- va paperinvalmistuskonsepti. Menetelmä sopii erikoistuotteille kehittyneisiin teolli- suusmaihin täydentämään laajamittaista sellun- ja paperin tuotantoa. Lisäksi se sopii erityisen hyvin vähemmän kehittyneisiin maihin esimerkiksi Aasiassa ja Kiinassa, joissa agrokuidun käyttö on runsasta, mut- ta tuotantotekniikka varsin alkeellista. 71 Taulukko 2. Alustava kustannusarvio pella- vakuidun valmistukselle (mk/t). Valmistuskus- tannusta on verrattu armeerauskuituna käyte- tyn pitkäkuituisen havupuumassan markkina- hintaan (markkina-arvo). E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:16 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kirjallisuus Johansson, A., Lindholm, J., Sipilä, K., Gulli- chsen, J. & Yilmaz, Y. 1993. Method for the inte- gration of agrofiber production with the production of energy from annual plants. Suomalainen pat hakemus 81/52/93. Leminen, A. & Toikkanen, L. 1998. Valkaistun pel- lava- ja vehnänolkimassojen paperitekniset ominai- suudet 25.6.1998, KCL toimeksiantoraportti V5720-2. Yilmaz,Y., Lindholm, J., Gullichsen, J., Johans- son, A.& Sipilä, K.1995. A new pulping process for non-woody materials. Vol. I. In: Proceedings of in- ternational symposium on wood and Pplping chem- istry, Helsinki, 1995. Jyväskylä: Jyväskylän Kirjapaino Oy. p. 415–422. 72 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:16 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kuituhamppu selluloosan raaka-aineena Johan Gullichsen1), Aarne Pehkonen2), Ursula Klemetti1) & Antti Pasila2) EI saatavissa 73 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:16 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:17 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:18 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:19 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Bioelementti – pellavan ja hampun soveltuvuus eristemateriaaliksi puurunkoisessa rakennuselementissä Arja Heino Ei saatavissa 77 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:19 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:24 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:27 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:28 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:28 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Pellava- ja hamppukuidun käyttö nesteen imeytyksessä Hanna-Riitta Kymäläinen1), Aarne Pehkonen1), Kalle Kautto1), Antti Pasila1), Hannele Sankari2) & Mervi Tavisto1) 1) Helsingin yliopisto, Maa- ja kotitalousteknologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin yliopisto, Hanna-Riitta.Kymalainen@Helsinki.fi, Aarne.Pehkonen@helsinki.fi 2) Maatalouden tutkimuskeskus, Kasvintuotannon tutkimus, Peltokasvit ja maaperä, 31600 Jokioinen, hannele.sankari@mtt.fi Pellavan ja kuituhampun soveltuvuus nes- teen imeyttämiseen riippuu mm. korjuu- ajasta, käsittelymenetelmästä ja tuotetusta kuitulajista tai jakeesta. Tässä tutkimukses- sa selvitetään vuosina 1999–2001 kasvien korjuuteknologiaa, imuominaisuuksia ja kasvien anatomista rakennetta imutuottei- den kannalta. Avainsanat: hamppu, pellava, kuidut, rakenne, korjuutekniikka, kapillaarisuus Flax and hemp as absorbents Harvesting time, processing method and the fibre type or fraction produced all affect the absorptive properties of flax, linseed and fibre hemp. The project investigated harvest technology, capillarity properties and the anatomy of plants. Key words: hemp, fibres, Cannabis sativa L., capillarity, cutter, cutting table, fibre structure, flax, linseed, Linum usitatissimum L. 82 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:28 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Johdanto Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1999–2001 rahoittamaan hankkeeseen ”Kuidussa on imua”. Suomes- sa viljeltävillä kuitukasveilla on ilmeisesti viljelyolosuhteistamme johtuvia erityisomi- naisuuksia, jotka näyttävät parantavan nii- den tuottaman selluloosakuidun soveltu- vuutta veden tai toisaalta öljyn kaltaisten nesteiden imeyttämiseen. Samasta kasvista saatavilla eri jakeilla on selektiivisiä nes- teensitomisominaisuuksia, joiden perusta on toistaiseksi epäselvä. Vuonna 1999 alkaneessa kolmevuoti- sessa hankkeessa on kolme osakokonaisuut- ta: korjuuteknologian, fysikaalisten omi- naisuuksien ja kasvianatomian osatehtävät. Tutkimuksen tavoitteena on määritellä pel- lavan ja hampun rakenteellisten ominai- suuksien vaikutusta imukykyyn ja tämän tiedon soveltamismahdollisuuksia viljely- ja jakeistamistekniikoissa. Korjuuteknologian osatehtävässä on tavoitteena kehittää ham- pun niittolaitetta. Fysikaalisten ominai- suuksien osatehtävän tavoitteena on kehit- tää kapillaarisuuden mittausjärjestelmää. Kapillaarisuuden lisäksi mitataan jakeiden tasapainokosteus, tuhkapitoisuus ja kuidun päistärepitoisuus. Kasvianatomian osateh- tävässä tutkitaan kuitujen rakennetta valo- mikroskopian avulla. Korjuuteknologian osatehtävä Erityyppiset kasvilajit vaativat erilaisen te- ränopeuden sekä leikkuuperiaatteen. Kui- tupellavaa ja -hamppua korjattaessa terän nopeutta täytyy lisätä, koska kuitukasvien korsi on vaikeasti leikattavissa. Korjuukoneiden työsaavutusta paran- nettaessa pyritään lisäämään työkoneen ajonopeutta. Koneen ajonopeuden kasvaes- sa terän nopeutta pitäisi voida lisätä, jotta leikkuuteho pysyisi ajonopeuden suhteen vakiona. Terän nopeutta kasvatettaessa pe- rinteisen, edestakaisin liikkuvan sormipalk- kiterän ongelmaksi tulevat nopeasti suure- nevat massavoimat, joista aiheutuu terän- käyttömekanismille hyvin suuria rasituksia ja siten mekanismin käyttöiän ratkaiseva ly- heneminen. Kenttäkokeissa on leikkaavan mekanismin kehittämisen tarpeellisuus tul- lut selkeästi ilmi. Vannesahaleikkuulaite rakennettiin Sampo Rosenlew 2055 -mallin uuteen leik- kuupöytään. Vannesahan sovittaminen leikkuupöytään ratkaistiin palauttamalla terä yläpuolisen kehikon kautta kääntöpyö- rien kautta sormipalkille. Alustavissa kokeissa “päättymättömän“ terän tehontarve on osoittautunut ratkaise- vasti pienemmäksi kuin perinteisen sormi- palkkiterän tehontarve. Ketjumaisen terä- mekanismin ja vannesahaterän etuina ovat edestakaisen liikkeen puuttuminen ja pie- net leikkuulaitteesta aiheutuvat värähtelyt korjuukoneen muihin rakenteisiin. Perin- teisellä sormipalkkiterällä ongelmana ovat suuret kitkavoimat, mutta etuna terän me- kaaninen stabiilius. ”Päättymättömän” te- rän ongelma on juuri päinvastainen. Ketjun ja vanteen taivutusjäykkyys on mekaanises- ti hyvin pieni, ja ne muuttavat muotoaan jo pienilläkin voimilla. Stabiliteettiin on kiin- nitettävä huomiota tukirakenteita suunni- teltaessa. Myös leikkuuprosessin tutkimus ja kehittäminen on tärkeä tehtävä, mikäli halutaan saada tarkkaa tietoa mahdollisista eri teräperiaatteista. Täyden mittakaavan leikkuulaitekon- struktion parantamiseksi kiinnitetään huo- miota terän poikittaisvärähtelyn minimoin- tiin ja ohjautuvuuteen sormea vasten. Jatko- tutkimuksissa kehitetään teräohjain- ja terän tuentarakenteita sopivammiksi sekä tutki- taan vannesahan terägeometrian vaikutusta leikkuutehoon. Lisäksi tullaan kehittämään toimiva teroitinmekanismi terälaitteeseen ja luotettava terän vetolaitteisto. 83 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:29 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Kasvianatomian ja fysikaalisten ominaisuuksien osatehtävät Kuituhampun (Cannabis sativa L.) varren niinikuitu voidaan jakaa kahteen eri kuitu- tyyppiin, primääri- ja sekundäärikuituun. Näiden kahden eri kuidun peruskuitusolut eroavat toisistaan pituuden, soluseinäpak- suuden, lujuuden ja puutumisen osalta (Hoffman 1961). Toisin kuin tekstiilituo- tannossa, erilaisissa teknisissä tuotteissa hampun primääri- ja sekundäärikuidun eri- laisuutta voitaisiin hyödyntää. Kapillaarisuuskokeella mitataan jakei- den suora nestekontakti. Näin selvitetään, mitkä jakeet sopivat parhaiten nesteen ime- miseen. Massan muutos ajan funktiona il- maisee nesteen imeytymistä materiaaliin. Kapillaarivoima on ilmiö, jossa neste- pinta nousee tai laskee, kun se joutuu kos- ketuksiin kiinteän aineen kanssa. Kapillaa- risuus on adheesion ja koheesion yhdysvai- kutusta. Huokoisessa aineessa nesteen liik- keen aiheuttavaan kapillaarivoimaan vai- kuttavat nesteen ominaisuudet, nesteen ja huokoisen aineen välinen vuorovaikutus ja aineen huokosrakenteen geometrinen muo- to (Hsieh 1995). Tutkittavaksi valittiin alkuvaiheessa kaksikotinen unkarilainen VxKompolti- hamppulajike. Koetta varten hampun ilma- kuivista varsista irrotettiin mekaanisesti pelkkä primäärikuitu, pelkkä sekundääri- kuitu ja molemmat komponentit yhdessä. Puolet kutakin eroteltua materiaalia jätet- tiin käsittelemättömäksi (vihreän hampun kuidut) ja puolet liotettiin normaaliin ta- paan entsyymilikomenetelmällä. Liotettu kuitu huuhdottiin runsaalla vedellä puh- taaksi ja kuivattiin huoneenlämmössä. Kui- tuerät leikattiin saksilla n. 5 cm:n pituisiksi, jauhettiin ja lopuksi seulottiin. Kapillaari- suuskokeeseen valittiin 2 mm:n seulan päälle jäänyt materiaali. Koe tehtiin Rissa- sen ja Viljasen (1998) kuvaileman menetel- män mukaan. Keskimäärin eniten vettä imivät liotetut hamppukuitunäytteet (Tau- lukko 1); prosessoidun hamppukuidun imukyky vastasi talouspaperin imukykyä. Kuituhampun, öljypellavan ja kuitupel- lavan varsinäytteitä kerättiin kasvien kor- juuajankohtana. Varsien puolivälistä teh- tiin mikroskooppipreparaatteja, jotka tut- kittiin valomikroskoopilla ja valokuvattiin. Niistä mitattiin myös niinikuitujen halkai- sijat. Mittauksia tehtiin n. 200 kpl/kasvilaji. Perusniinikuitujen läpimittojen tähänasti- set tulokset on esitetty taulukossa 1. 84 Taulukko 1. Kuituhampun eri niinikuitujakeiden ja talouspaperin nesteensitomiskyky. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:30 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Fysikaalisten ominaisuuksien osatehtä- vässä on kehitetty parannettu versio kapil- laarisuuden mittauslaitteistosta. Mittausai- ka on seitsemän tuntia; lisäksi seurataan erillisillä mittauksilla 30 s kestävää imeyty- misen alkuvaihetta. Tutkittaville materiaaleille on tehty esi- kokeita venymäliuskamittauksella, jolla on selvitetty kapillaarisuuskäyrän muoto eri- tyisesti imeytymisen alkuvaiheessa. Käyrän perusteella on selvitetty tarkoituksenmu- kainen mittaustaajuus (Kuva 1). Nykyisessä laitteistossa mittaukseen käytetään vaakaa, jonka alapuolelle näyte on kiinnitetty. Näyte nostetaan mittausase- maan erityisen nostolaitteen avulla. Välilli- sen mittauksen sijaan mittaustapa on nyt suora, kun mitataan itse näytteen eikä imeytettävän nesteen massan muutosta. Mittaustulokset rekisteröidään automaatti- sesti tietokoneelle. Uudella järjestelmällä on saavutettu seuraavat edut: – mittauksen aloitushetki pystytään mää- rittelemään aiempaa tarkemmin – voidaan mitata myös nopean imeytymi- sen vaihetta (alle 30 s) – lukemataajuus on parantunut huomatta- vasti erityisesti mittauksen alussa, jolloin tapahtuu nopea kapillaarinen nousu – mittaustulosten rekisteröinti on tarkem- paa ja helpompaa. Kirjallisuus Hoffmann, W. 1961. Hanf, Cannabis sativa L. In: Kappert, H. & Rudorf, W. (eds.). Handbuch der Pflanzenzüchtung, Part V. Berlin-Hamburg: Paul Parey. p. 204–261. Hsieh, Y.-L. 1995. Liquid transport in fabric struc- tures. Textile Research Journal 65(5): 299–307. Rissanen, R. & Viljanen, M. 1998. Kasvikuitupoh- jaiset materiaalit lämmöneristeinä. Julkaisu 77. Es- poo: Teknillinen korkeakoulu, Talonrakennusteknii- kan laboratorio. 73 p. ISBN 951-223-978-7. 85 Kuva 1. Materiaalinäytteen massan muutos kuvattuna jännitteen muutoksena. E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Luonnonmukaisesti tuotetun kuitu- ja öljypellavan viljelytekniikan kehittäminen Juha Pirkkamaa1), Arjo Kangas2), Antti Laine3), Pauliina Lehtinen4) & Metti Salminen5) 1) Agropolis Oy, 31600 Jokioinen, juha.pirkkamaa@agropolis.fi 2) Maatalouden tutkimuskeskus, Etelä-Pohjanmaan tutkimusasema, Alapääntie 104, 61400 Ylistaro, arjo.kangas@mtt.fi 3) Maatalouden tutkimuskeskus, Lounais-Suomen tutkimusasema, Saarentie 220, 23120 Mietoinen, antti.laine@mtt.fi 4) Tuomikatu 6 A 30, 30420 Forssa, pauliina.lehtinen@agropolis.fi 5) Åvägen 3 E, 64200 Närpes, metti.salminen@agrolink.fi Luonnonmukainen kuitu- ja öljypellavan tuotanto edellyttää rikkakasvien, tautien ja tuholaisten hallintaa. Tässä projektissa (1998–2000) kehitettävät menetelmät pe- rustuvat rikkakasvien ennakkotorjuntaan optimaalisen viljelykierron avulla ja mekaa- niseen torjuntaan, sekä tautien ja tuholais- ten tunnistamiseen ja sallitun torjunnan oi- kea-aikaisuuteen. Pellavalla esiintyy Suo- messa toistaiseksi vähän tauteja ja tuholai- sia, mutta ne tulevat todennäköisesti yleis- tymään viljelyalojen kasvaessa. Markkinoil- la on jo luonnonmukaisesti tuotetusta pella- vakuidusta sekä -öljystä ja -rouheesta val- mistettuja tekstiilejä ja elintarvikkeita. Kasvava kysyntä luo mahdollisuuksia myös uusille tuotannonaloille ja edellyttää toi- saalta koko tuotantoketjun, myös viljelyn, laadun hallintaa. Avainsanat: kuitupellava, öljypellava, luonnonmukainen viljely, rikkakasvit, kasvitaudit, tuholaiset, kasvinsuojelu, kasvinvuorotus, tuotekehitys, laatu Development of cultivation techniques for organically grown flax and linseed The organic production of flax and linseed requires the risks for weeds, diseases and in- sect pests to be kept under control. The project (1998–2000) developed control methods based on the prevention of weeds with optimal crop rotation and mechanical control, the identification of diseases and in- sect pests, and improvements to the timing of prevention. In Finland, the diseases and insect pests affecting flax and linseed have 86 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 not been a great problem yet, but they are likely to become more so when the growing area of flax and linseed increases. The textile and food industries have developed new products from organically produced flax fi- bre, linseed oil and linseed meal. The in- creasing demand for flax and linseed creates opportunities for new products but calls for quality management of the whole produc- tion chain as well. Key words: flax, linseed, organic production, weeds, diseases, insects, plant protection, crop rotation, R&D, quality chain Johdanto Artikkeli perustuu maa- ja metsätalousmi- nisteriön vuosina 1998–2000 rahoittamaan hankkeeseen ”Luonnonmukaisesti tuotetun kuitu- ja öljypellavan viljelytekniikan ke- hittäminen”. Suomessa on tuotettu 1990- luvun lopulla luonnonmukaisesti eli ilman väkilannoitteita ja kasvinsuojeluaineita öl- jy- ja kuitupellavaa vuosittain yhteensä liki 1 000 ha:n alalla. Luonnonmukaisesti tuo- tetun pellavan viljelijöiden tulee kuulua Kasvintuotannon tarkastuskeskuksen (KTTK) ylläpitämään luonnonmukaisen maataloustuotannon rekisteriin. Loppu- tuotteille, eli pellavakuidusta kehrätylle ekopellavalangalle sekä luonnonmukaisesti tuotetulle pellavaöljylle ja -rouheelle on ole- massa markkinoita sellaisten kuluttajien joukossa, jotka pitävät tärkeänä tuotteiden alkuperää, puhtautta ja todettuja terveydel- le edullisia vaikutuksia. Suomalaiset pella- van tuotanto-olosuhteet, pohjoinen sijainti ja pitkä päivä, vaikuttavat mm. pellavan kui- dun omaisuuksiin ja öljyn korkeaan alfalino- leenihappopitoisuuteen. Tavoite Projektin tavoitteena on kehittää menetel- miä luonnonmukaisesti tuotetun öljy- ja kuitupellavan rikkakasvien, tautien ja tu- holaisten hallintaan. Menetelmät ovat tär- keä osa koko tuotantoketjun laadun var- mistamista. Aineisto ja menetelmät MTT:n tutkimusasemille perustettiin vuonna 1998 kolmivuotiset kenttäkokeet, öljypellava Mietoisiin ja kuitupellava Ylis- taroon, joissa vertaillaan eri esikasvien ja kylvötekniikan vaikutusta pellavan rikka- ruohojen torjuntaan sekä tehdään tarvitta- vat tauti- ja tuholaishavainnot. Sienitautien tarkempi määritys tehdään kasvattamalla näytteitä ravintoalustoilla puhdasviljelmik- si. Tutkimusasemien lisäksi kokeita on pel- lavayritysten sopimusviljelmillä, Lounais- Suomessa ja Etelä-Pohjanmaalla. Ne jatku- vat vielä vuoden 2000 ajan. Tähänastiset tulokset ja niiden tarkastelu Taimettumisen alussa pellava kilpailee hei- kosti varsinkin reheväkasvuisten rikkakas- vien kanssa. Rikkakasvien määrää on voitu säädellä viljelykierron avulla, kesannoimal- la ja suorilla torjuntamenetelmillä kuten haraamalla (Rydberg 1995). Pellavan pi- meämuokkaus ja myöhäinen kylvö ovat vä- hentäneet rikkakasveja. Tauteja on havait- tu tutkimuksissa vain vähän, lähinnä lakas- tumistautia (Fusarium oxysporum var. lini), taimilaikkua (Polyspora lini), taimipoltetta, versolaikkua (Colletotrichum lini) ja pahkaho- metta (Sclerotinia sclerotiorum). Tärkeä tau- tien torjuntakeino on hyvälaatuisen kylvö- siemenen käyttö. Markkinoille on tulossa myös luonnonmukaiseen tuotantoon hy- 87 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:31 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 väksyttäviä peittausaineita. Tutkimusvuo- sina on esiintynyt vähäisessä määrin pella- vaa vioittavia hyönteisiä, kuten kirvoja ja kaskaita, mutta ne eivät ole aiheuttaneet sa- totappioita. Luonnonmukaisessa viljelyssä on eduksi, jos tuholaisten luontaisille vihol- lisille, leppäpirkoille ja kukkakärpäsille, on pellolla tarjolla elinpaikkoja, kuten ojan- pientareita. Vuonna 1999 laadittiin Suomesta GIS- pohjainen teemakartta, joka havainnollis- taa kuitu- ja öljypellavan viljelyalueita ja jota täydennetään vuonna 2000 tautien ja tuholaisten levinneisyystiedoilla. Projektin tähänastiset tulokset on esitetty Öljypella- van viljelyoppaassa (Hongisto et al. 2000). Kirjallisuus Hongisto, S., Hyövelä, M., Lehtinen, P., Pasila, A., Pirkkamaa, J. & Sankari, H. (eds.) 2000. Öljy- pellavan viljelyopas 2000. Jokioinen: Agropolis Oy. 19 p. ISBN 952-5267-03-1. Rydberg, N. T. 1995. Weed harrowing in growing cereals. Significance of time of treatment, driving speed, harrowing direction and harrowing depth. Swedish University of Agricultural Sciences, De- partment of Crop Production Science. Uppsala: SLU/Repro. 66 p. Academic dissertation. Hankkeen muita julkaisuja Lehtinen, P. 1998. Pitkiä pellavia. Kasvinsuojelu- lehti 31: 79–80. –, Hannukkala, A. & Vasarainen, A. 1999. Dis- eases and insect pests of organically grown flax. Poster presentation. In: Alternative crops for sus- tainable agriculture. COST 814 -meeting, Turku, 13.–15.6.1999. In press. Salminen, M. 1999. Ekologisk odling och lin - ett nytt utvecklingsprojekt. Forskningsnytt 1/99: 13. 88 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:32 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 31600 JOKIOINEN Julkaisun sarja ja numero Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja A 73 Julkaisuaika (kk ja vuosi) Huhtikuu 2000 Tutkimushankkeen nimi Toimeksiantaja(t) Nimike Pellavan monet mahdollisuudet. Maa- ja metsäministeriön rahoittamat pellava- hankkeet 1995–2000 Tekijä(t) Markku Järvenpää ja Riitta Salo (toim.) Avainsanat pellava, kuidut, lajikkeet, jalostus, kasvualusta, hamppu, laatu, olki Toimintayksikkö Työtehoseura, PL 13, 05201 Rajamäki ISSN ISBN 1238-9935 951-729-567-7 Tuloksia voi soveltaa luomu- viljelyssä Sivuja 88 s. Myynti:MTTtietopalveluyksikkö, 31600JOKIOINEN Puhelin (03) 4188 2327 Telekopio (03) 4188 2339 Hinta Tiivistelmä Tässä julkaisussa esitellään maa- ja metsätalousministeriön vuosina 1995–2000 rahoittamat 14 pellavahanketta sekä niiden keskeisimmät tulokset. Hankkeet kohdistuivat mm. öljypellavan ja- lostukseen ja viljelyyn, kuidun hyödyntämiseen, kuitupellavan viljelyyn, korjuu- ja liotustekno- logioihin ja varastointiin. Lisäksi selvitettiin pellavan kuidun käyttöä mm. komposiittien, sellun ja lämpöeristeiden tuotannossa, ympäristöteknologiassa, sienten- ja kasvihuonetuotannon kas- vualustoissa sekä öljypellavan elintarvikekäyttöä. Myös luonnonmukaisesti tuotetun kuitu- ja öl- jypellavan viljelytekniikkaa pyrittiin kehittämään. Maa- ja metsätalousministeriö rahoitti 1990-luvun jälkipuolella pellavan viljelyn ja käytön tutki- musta n. 10 milj. markalla, josta ministeriön sitomatonta erityisrahoitusta oli runsas 8 milj. mark- kaa. Mukaan lukien Tekesin osittain rahoittamat tutkimus- ja yrityshankkeet pellavaan perustu- van tuotannon kehittämiseen on panostettu 1990-luvun jälkipuolella yhteensä n. 30 milj. mark- kaa, joka ei vielä sisällä aluerahoituksella toteutettuja paikallisia pellavahankkeita. Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamat pellavahankkeet ovat päättymässä. Tutkimustulok- set ovat vahvistaneet sitä tiedollista pohjaa, mitä pellavan viljelyn ja pellavapohjaisten tuotteiden jatkokehittäminen vaativat. Merkittävää on sen tiedon kertyminen, jonka pohjalta voidaan opti- moida viljelyn ja korjuun eri vaiheita ja teknologioita. Saatu perustieto suomalaisen pellavan laa- dullisista ominaisuuksista antaa entistä paremman pohjan tuotekehitykselle ja pellavaan perustu- van tuotannon laadun standardeille, valvonnalle ja nostamiselle. Ohjelma on lisännyt tutkimus- laitosten ja tutkijaryhmien yhteistyötä ja verkottumista alan pk-yrityksiin sekä luonut hyvää pohjaa jatkotutkimukselle. Useiden tutkimuslöytöjen siirtyminen uuden tuotannon ja yritystoi- minnan käyttöön on jo lähitulevaisuudessa todennäköistä. Julkaisija E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:32 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 Vammalan Kirjapaino Oy 2000 ISBN 951-729-567-7 ISSN 1238-9935 E:\julka73\julka73.vp Fri Mar 24 08:34:32 2000 Color profile: Disabled Composite Default screen 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100 0 5 25 75 95 100