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Progetto Agro-Industriale Canapa

Capitolo 1 Progetto agro-industriale.

Prologo

Da anni si parla di reintrodurre la coltura della canapa per i notevoli benefici che ne ricaverebbe la biosfera, ma nonostante tutto non riesce a decollare perché nessuno ha pensato a valorizzare la parte maggiore della pianta il “canapulo” che è lo stelo centrale di legno, circa il 65% e le fibre cortissime e le polveri,5%. Infatti il basso valore che si ricava da tale frazione per la termovalorizzazione o per l’uso diffuso per lettiere di cavalli o altri animali sommato al valore che si ricava dalle fibre, non è renumerativo per gli agricoltori, pertanto le buone intenzioni sono come un cane che si morde la coda.

Il presente progetto sarebbe in grado di colmare questa mancata valorizzazione dando vita ad una attività locale, per un consumo locale di pannelli eco-bio-compatibili per il mobile o per l’isolamento e le costruzioni edili, che può essere replicata a macchia di leopardo su tutto il territorio. I benefici ambientali che la coltura della canapa apporta, sottrazione di ingenti quantità di anidride carbonica dall’atmosfera con immissione di ossigeno, la produzione in tempi brevissimi (il ciclo colturale si conclude in tre-quattro mesi) di una quantità di biomassa quattro volte superiore a quella prodotta da un bosco di latifoglie in un anno, e le proprietà di rinnovo dei terreni agricoli per la coltivazione di colture “food” senza l’impiego di diserbanti e pesticidi, mi danno l’energia e la forza di realizzare questo sano progetto. Altro motivo che mi spinge ad attuarlo è la conoscenza che nell’attuale contesto produttivo di pannelli, per la carenza di materie prime, si fa ricorso al recupero del legno usato, vecchi mobili di truciolare di urea-formaldeide, segatura di truciolare urea-formaldeide, legni impregnati di vernici tossiche, bancali che possono aver trasportato merci pericolose, aumentando di volta in volta il contenuto in urea formaldeide, tanto che siamo arrivati all’emergenza della proibizione di utilizzare le polveri di risulta per il riscaldamento degli stessi mobilifici, ma continuiamo a costruire “camerette per bambini” con tale materiale.

1 Idea di business.

Il progetto innovativo è orientato su due aspetti fondamentali per la tutela della salute dell’ecosistema, il risparmio energetico e l’impiego di risorse rinnovabili.

L’attenzione è rivolta alla fibra ed al legno della canapa che possono essere impiegate per la realizzazione di un nuovo composito dalle svariate possibilità di impiego, con caratteristiche di resistenza all’acqua, leggerezza e capacità di isolamento termico rilevanti; impiegabile in diversi settori di utilizzo ed in un nuovo nascente progetto in grado di poter creare il verde e culture in paesi di scarsissima precipitazione piovosa, che può dare un notevole impulso alla riattivazione della scomparsa coltura, coinvolgendo nello sviluppo l’agricoltura locale, quindi con un duplice effetto di sviluppo economico.

La coltivazione della canapa nel territorio italiano, tradizionalmente votato a questo tipo di cultura, rappresenta inoltre un opportunità di estremo interesse per l’economia agricola che in questi ultimi anni ha patito la progressiva contrazione di culture importanti sia per reddito che per valore agronomico.

La canapa è poi considerata una delle migliori colture da rinnovo fra tutte quelle rientranti negli avvicendamenti, per la sua duplice attitudine a migliorare le condizioni fisiche del terreno senza depauperare la fertilità, e contemporaneamente a contenere la diffusione delle malerbe.

2 Lavoro di ricerca e sperimentazione effettuato.

Nell’ allegato 1 è riportata la documentazione relativa al lavoro di ricerca e sperimentazione che ha portato alla stesura ed al deposito dei brevetti sui materiali compositi derivati dalla canapa.

Inoltre è riportata la fattibilità i termini economici di produttività dell’impresa, in comparazione ai sistemi attualmente in uso per la produzione di pannelli con urea-formaldeide, considerata cancerogena, ed attualmente oggetto di moratoria dall’Unione Europea.

Le innovazioni di processo rispetto a quelle in uso risultano nella semplificazione della preparazione della materia prima, che per la produzione di pannelli derivati dalla lavorazione del legno di piante di alto fusto consiste di varie fasi (deposito tronchi, scortecciatura, cippatura, raffinazione, essiccazione, vagliatura), mentre il legno di canapa per la produzione di pannelli può essere utilizzato tal quale, così come prodotto dall’operazione di estrazione della fibra (stigliatura) che viene effettuata sugli steli essiccati all’aria (umidità del 15%) prima della raccolta in rotoballe, con notevole risparmio energetico.

Altro risparmio energetico si ottiene nella formazione del pannello mediante impiego del legante atossico bicomponente poliuretanico, in sostituzione della miscela urea-formaldeide, che consente di riscaldare la massa prima che questa venga introdotta nella pressa riscaldata.

Il riscaldamento si realizza sfruttando l’umidità residua e la sensiblità del legante all’eccitazione da microonde, che permette di riscaldare istantaneamente tutta la massa.

Nel caso di impiego di urea-formaldeide il riscaldamento può essere effettuato solo all’interno della pressa e richiede, per forti spessori, un lungo tempo di sosta e quindi un maggior dispendio energetico. Il riscaldamento della massa prima della formazione all’interno della pressa consente anche di ottenere dei pannelli di maggiore spessore.

3 Mercato di riferimento

Il pannello di canapa prodotto ha il vantaggio di avere grande spessore e bassa densità (220 Kg/m3 contro i 700 Kg/m3 dei pannelli attualmente in uso).

Questo tipo di pannello può essere usato per la costruzione di mobili particolarmente robusti e di porte da interni massicce, in sicura competizione con i costi dei pannelli fibrolegnosi stratificati alveolari, ed in tendenza con la progettazione dei disigner di mobili, con pannelli di spessore superiore ai 18 mm attualmente in uso.

Al pannello base si possono applicare ulteriori caratteristiche innovative per aumentare il valore dello stesso:

- Dotare il pannello di armature laterali sottili a maggiore densità, utilizzando pressioni superiori, polveri residue e cascami di fibra provenienti dalla stigliatura, riciclando le polveri di calibratura. Con l’ulteriore possibilità di nobilitazione tramite stampa e verniciatura per fornire pannelli pronti all’uso.

- Rendere ignifughi i pannelli e dotarli di armature di altra natura incollando carton-gesso o fibro-cemento, per la realizzazione di tramezze di edifici isolate termo acusticamente, o per pareti mobili di uffici e comunità.

- Valorizzare parte della fibra per ottenere pannelli sottili a maggiore densità, da utilizzare per le armature esterne del pannello conferendo caratteristiche di elevata portanza per la costruzione di tetti, risolvendo con un’unica soluzione la riduzione del numero di travi portanti, l’isolamento termo-acustico e l’eliminazione della guaina impermeabile (che non lascia traspirare) poiché le fibre superficiali dell’armatura superiore, per infiltrazione accidentale dell’acqua dalle tegole si gonfiano come nelle tubazioni idrauliche, garantendo l’impermeabilità.

Le sopracitate nobilitazioni del pannello rendono ancora più vantaggiosa la commercializzazione per un consumo locale, permettendo anche il trasporto a distanze superiori.

4 Organizzazione della produzione

Per la realizzazione della filiera della canapa saranno coinvolti agricoltori locali per una superficie di circa 1500 ettari complessivi per garantire il fabbisogno annuale di materia prima, i quali possono consorziarsi per svolgere collettivamente le operazioni di raccolta con macchine idonee al tipo di coltura, l’acquisto delle sementi certificate per coltura a basso contenuto di tetraidrocannabinolo, l’assistenza alla coltura con un agronomo specializzato che possa garantire le qualità del raccolto. Nella fase iniziale tale assistenza sarà curata dalla società fornitrice degli impianti di stigliatura e produzione pannelli, Soc. K.E.F.I. S.p.A., unica entità in Italia in grado di fornire il Cnow-How per la stigliatura ed interessata ad acquistare la totalità della fibra prodotta per la sua produzione interna di geotessile e materassini isolanti termoacustici, nonché di realizzare a costi competitivi l’impianto di produzione pannelli, innovativo nel suo genere e replicabile anche per pannelli di legno di alberi di alto fusto, quando finalmente sarà abolita l’urea formaldeide.

5 La parte agricola

La canapa è una coltura non particolarmente esigente riguardo i fattori pedo-climatici, ma offre le migliori prestazioni nei climi temperati caldo-umidi, in terreni profondi, freschi, ben aerati e con una buona dotazione di elementi nutritivi.

L’accrescimento ottimale si ha con valori di temperatura compresi tra 15 e 25 °C.

Germinazione ed emergenza si possono avere anche con temperature di poco superiori a 0°C.

E’ possibile quindi realizzare una semina precoce, nel mese di marzo, garantendo alla coltura una buona disponibilità di acqua nelle prime fasi della crescita.

Infatti, pur essendo la canapa una coltura ben tollerante lo stress idrico, nei primi 45 giorni dalla semina necessita di una buona disponibilità di acqua che ne consente il rapido accrescimento fino alla copertura del terreno.

Il ristagno idrico nelle fasi giovanili può tuttavia causare severi danni alla coltura.

La forte velocità di crescita congiunta al notevole sviluppo in altezza, conferisce alla canapa una spiccata capacità competitiva nei confronti delle erbe infestanti dalle quali si difende senza impiego di diserbanti. La sua naturale resistenza all’attacco di insetti fitofagi e microrganismi patogeni, rende sostanzialmente non necessario alcun tipo di trattamento fitosanitario durante l’intero ciclo colturale.

Prove colturali effettuate hanno confermato che la canapa è una coltura rustica e molto produttiva, anche in assenza di apporti irrigui. Il suo apparato radicale di tipo fittonante, infatti, permette alla pianta di soddisfare gran parte del proprio fabbisogno idrico, attingendo alla falda freatica superficiale.

La semina è una operazione semplice per cui si possono utilizzare le comuni seminatrici densimetriche.

Tranne i casi in cui si sono verificati problemi di ristagni idrico nelle prime fasi di accrescimento, per lo più legati alla preparazione del terreno e facilmente risolvibili, la pianta ha manifestato ampia adattabilità alle diverse situazioni pedoclimatiche e ha espresso ampiamente la propria potenzialità produttiva.

Sulla base dello stato dei campi prova, con particolare riferimento all’uniformità dell’investimento e dello sviluppo delle piante, dal prelievo effettuato nella prima decade di agosto, si può stimare che le produzioni si siano attestate su valori compresi tra i 10-14 t/ha.

Il progetto proposto prevede per il primo anno un fabbisogno di 1.500 ha di coltura.

La parte agricola dovrebbe seminare 50 Kg/ha di seme ( possono essere sufficienti anche 40 Kg/ha), e verso la fine di luglio o i primi di agosto, quando le condizioni climatiche sono ancora favorevoli ad una rapida essiccazione sul campo, dovrebbe sfalciare, ranghinare ed imballare gli steli.

Per lo sfalcio sono necessarie una coppia di barre falcianti disposte frontalmente ad un trattore di 50 CV di potenza, ed una o due lame disposte sulla parte posteriore del trattore, capaci di tagliare in rapida successione gli steli di canapa.

Gli steli tagliati in 3-4 porzioni possono essere ranghinati per una rapida essiccazione e poi rotoimballati.

Le rotoballe prodotte con una rotoimballatrice comune, verrebbero a questo punto stoccate e consegnate all’acquirente.

Agli agricoltori sarà garantito complessivamente all’integrazione comunitaria un ricarico sulle spese di circa novanta euro per tonnellata di canapa prodotta, ed il pagamento alla consegna del raccolto.

Capitolo 2 Trasformazione

6 Stigliatura

Si chiamano genericamente “stigliature” gli impianti di prima lavorazione di prodotti agricoli, quali sono la canapa, il lino, il kenaf, il ramiè, in cui si effettua la lavorazione degli steli per separare la parte fibrosa, il tiglio, dalla parte legnosa della pianta, il canapulo, (nel caso della canapa). Questa operazione viene effettuata in appositi impianti fissi, con mezzi meccanici che sottopongono gli steli essiccati a sollecitazioni di vario tipo, durante le quali il canapulo si frantuma in pezzetti di varia dimensione, frammisti a fibre corte, e le fibre rimanenti vengono raccolte separatamente.

Per riepilogare, dagli impianti di stigliatura si possono quindi ottenere i seguenti prodotti principali:

- Fibra (30% circa) che costituisce la parte esterna dello stelo;

- Canapulo (65% circa) che è la parte legnosa;

- Il restante sono polveri di vario genere.

Funzionamento di un impianto di stigliatura

Le balle, preferibilmente squadrate di grosse dimensioni provenienti dalla campagna, vengono aperte e le paglie di canapa preparate alle lavorazioni successive:

- gramolatura a rulli- in cui le paglie passano attraverso coppie di rulli scanalati contrapposti che rompono il canapulo;

- decorticazione- in questa fase si ha la maggiore separazione tra fibra e canapulo;

- scuotimento a caduta- in sequenza ai decorticatori, sono installate delle macchine che scuotono le fibre mentre le trasportano su piani forati, più o meno inclinati. Lo scopo e di rimuovere per caduta la maggior quantità possibile di canapulo rimasto attaccato alla fibra;

- pressatura – le fibre così ottenute vengono in genere pressate in balle compatte per facilitarne il successivo trasporto.

Il progetto dell’impianto di stigliatura prevede un investimento iniziale di 3.115.000 di cui il 50% sarà reperito mediante un versamento in conto capitale, ed il restante 50% mediante la stipula di un mutuo bancario ad un tasso di interesse fisso del 6%, per un periodo di 10 anni.

7 Produzione pannelli

Il reparto di conglomerizzazione pannelli è composto da una formatrice continua del materasso da pressare, in linea con una pressa continua a nastri di acciao flessibile, risolvendo il problema del calore necessario, predisponendo prima dell’entrata nei nastri di pressione, una serie di magnetron per elevare istantaneamente la temperatura di tutta la massa. Contrariamente, nel sistema ora in uso, Urea-formaldeide, si richiedono i cips di legno perfettamente essiccati (con un grande dispendio di energia) e lunghi tempi di sosta sotto pressione e temperatura elevata (200-230°C, trattandosi di materiale altamente coibente), per far raggiungere al centro del pannello una temperatura di 100°C. , necessaria alla polimerizzazione in un tempo adeguato alle esigenze di produzione, per evitare che all’uscita ne esca danneggiato per la delaminazione.

Invece nel mio sistema innovativo, per effetto dell’irraggiamento del magnetron sull’umidità residua del canapulo e sulla resina sensibile alle microonde, introduciamo la massa già in temperatura di 100°C, alla quale si eccita la resina bicomponente che ancora non indurisce, poi la stessa viene tenuta in temperatura e pressione, per determinarne il calibro, per un percorso di 8-10 metri a velocità costante ed adeguata al tempo di polimerizzazione, con un notevole risparmio energetico. All’uscita viene predisposto un taglio in corsa per determinare la lunghezza del pannello ed i rifilatori laterali per la larghezza ed un sistema di impilazione automatico.

Combinata all’operazione di conglomerizzazione dei cips di canapolo vengono incollate simultaneamente le due armature sottili di MDF le quali sono state introdotte: l’inferiore prima della formazione del cuscino da pressare e la seconda dopo la formatura dello stesso escludendo l’uso di distaccanti sulle lamine di acciaio della pressa.

Il costo dell’impianto di conglomerizzazione si aggira sui € 4.900.000 di cui il 50% sarà reperito mediante un versamento in conto capitale, ed il restante 50% mediante stipula di un mutuo bancario ad un tasso di interesse fisso del 6%, per un periodo di 10 anni.

8 Sintesi del Risultato operativo

Se la fibra viene venduta in balle senza valorizzarla si ottiene dal primo reparto un risultato operativo su di un fatturato di € 2.910.600/anno:

- risultato operativo € 281,012

- utile netto € 59,081

- ROI % 10,10%

- ROE % 3,79%

- recupero investimento senza ammortamento mesi 81

- recupero investimento con ammortamento mesi 683

Mentre per la produzione pannelli su di un fatturato di 11,340,000/anno:

- Risultato operativo € 2,193,656

- utile netto € 1,163,894

- ROI % 23,23%

- ROE % 47,51%

- recupero investimento senza ammortamento mesi 33

- recupero investimento con ammortamento mesi 51

9 Intervento pubblico

E’ uscito un bando di concorso indetto dal Ministero dello Sviluppo Economico in attuazione dell’Azione Strategica di Innovazione Industriale denominato “Efficienza Energetica” dove è previsto all’art. 3 punto b2: materiali ad alta efficienza per l’edilizia e l’architettura bioclimatica, che prevede un importo complessivo dei costi agevolabili non inferiore a 10,000,000 di euro.

Lo studio e la sperimentazione riportati nell’ allegato N°1 sono stati effettuati da me con la collaborazione dei ricercatori del dipartimento di Architettura dell’Università Politecnica delle Marche e del dott. Hans Peter Kohlstadt della soc. Pekopur per il collante bicomponente innovativo.

La stesura del business-plane è stata curata dalla soc. K.E.F.I. S.p.A. (Kenaf Eco Fibers Italia) di Guastalla (RE).

Pesaro (I), 29/04/08

P.I. Canti Max Tel (348/7916933) E-Mail m.canti chez libero.it

più:

Studio di un sistema agro-industriale per la coltivazione, trasformazione e commercializzazione della canapa da fibra e dei suoi prodotti

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Articoli modificato mercoledì 7 maggio 2008 17:58, Data di pubblicazione mercoledì 7 maggio 2008 17:47
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