Energieffektivitet vid odling och bearbetning av medicinsk cannabis

Energieffektivitet vid odling och bearbetning av medicinsk cannabis kräver hög stabilitet i miljöförhållandena med tanke på de krav som ställs under växtens tillväxt och bearbetning. Denna kontroll är avgörande för att säkerställa en konstant sammansättning av de olika cannabinoiderna och därmed göra det möjligt att betrakta slutprodukten som ett läkemedel med specifika egenskaper.

I de flesta fall utgör energikostnaden för produktion av medicinsk cannabis en av de största utgiftsposterna och kan vara avgörande för den industriella verksamhetens lönsamhet. En effektiv utformning av anläggningen gör det möjligt att direkt förbättra lönsamheten samtidigt som koldioxidavtrycket minskar, vilket skapar ett mervärde för dessa växtbaserade produkter.

Förutsättningar vid projektering av anläggningen

De flesta åtgärder som gör det möjligt att optimera kontrollen och stabiliteten i miljöförhållandena och samtidigt förbättra energieffektiviteten kräver en större initial investering. Denna investering måste ofta beslutas om och genomföras långt innan licensen har erhållits, vilket försvårar beslutsfattandet när återbetalningstiden sträcker sig över flera år.

Å ena sidan driver stigande energikostnader oss mot att utforma anläggningar med fokus på effektivitet och energibesparingar. Å andra sidan leder osäkerheten kring marknaden för medicinsk cannabis – volymer, priser osv. – samt produktens och produktionsprocessens komplexitet till ett behov av försiktighet.

Det finns därför ingen standardiserad projekteringslösning som är optimal i alla situationer. Varje anläggning måste utformas individuellt utifrån flera faktorer:

• Geografiskt läge: temperatur- och luftfuktighetsförhållanden samt antal soltimmar.

• Verksamhetens storlek, batchstorlek och eventuella framtida utbyggnader.

• Slutproduktens användningsområde: direkt konsumtion eller extraktion.

I denna artikel identifierar vi de olika aspekter som bör analyseras för att införa tekniska lösningar som förbättrar anläggningens energieffektivitet. Resultaten av denna analys ska därefter integreras i lönsamhetsberäkningen för varje projekt med hänsyn till de olika möjliga optimeringslösningarna.

Effektivitet vid odling av medicinsk cannabis

Vid odling av medicinsk cannabis måste effektiviteten vara optimal. En allmän uppfattning inom sektorn är att varje förbättring av stabiliteten och kontrollen över odlingsförhållandena bidrar till att förbättra både produktens avkastning och kvalitet och därmed verksamhetens lönsamhet.

Geografiskt läge

Det geografiska läget är en av de viktigaste faktorerna på grund av dess betydande ekonomiska påverkan. Det är viktigt att välja en plats med ett klimat som är lämpligt för odlingen och med tillräckligt många soltimmar.

Det är också nödvändigt att säkerställa tillgång till vatten av god kvalitet och till elnätet. Alla dessa faktorer påverkar projekteringen, den initiala investeringen och driftskostnaderna.

Belysning

Belysningen i odlingen kan vara naturlig, artificiell eller en kombination av båda. Användning av naturligt ljus minskar energiförbrukningen, men möjligheten att utnyttja det beror bland annat på vilken typ av klimatskal som väljs för anläggningen.

Folieklädda klimatskal ger den bästa transmissionen av solljus, men har sämre lufttäthet och värmeisolering i regioner eller under nätter med låga temperaturer. Det kan då vara nödvändigt att installera blackout-gardiner, som även bidrar till att förbättra värmeisoleringen.

Andra lösningar, såsom polykarbonat eller glas, förbättrar värmeisoleringen men minskar solinstrålningen och kräver en större investering.

Regioner nära ekvatorn har de bästa förutsättningarna för naturligt ljus året runt. Ju längre från ekvatorn man befinner sig, desto mer kompletterande belysning krävs för att upprätthålla ett stabilt ljusflöde, eller till och med ett system som kan tillhandahålla hela den belysning som krävs.

I dessa situationer rekommenderas dimringsbara LED-armaturer, så att endast den mängd ljus som behövs som komplement till det naturliga ljuset tillförs och energiförbrukningen därmed kan kontrolleras.

I anläggningar med ogenomskinliga klimatskal, såsom sandwichpaneler, är belysningen helt artificiell och oberoende av årstiden. När anläggningen är ansluten till elnätet kan en intressant lösning för att kontrollera kostnaderna vara att driva belysningen nattetid.

Om anslutning till elnätet saknas kan installation av solcellspaneler och batterilagring göra det möjligt att försörja belysningen under dagen och förlänga fotoperioden till 12 timmar eller mer under den vegetativa fasen och för moderplantor.

Utvändig isolering

Utvändig isolering minskar energiförbrukningen som är kopplad till reglering och kontroll av temperatur och luftfuktighet i odlingen.

Isolering av tak och väggar kan dock minska transmissionen av solljus och därmed öka energiförbrukningen för belysning. Varje projekt måste därför analyseras individuellt för att hitta rätt balans.

Med undantag för regioner med särskilt gynnsamma klimatförhållanden är isolering av marken vanligtvis en väl motiverad investering. En betongplatta som läggs på ett isolerande skikt och en ångspärr ger både god isolering och en lämplig termisk tröghet under kalla nätter. Detta är särskilt fördelaktigt i plantans nedre del, där rötterna finns och där man vill upprätthålla en något högre temperatur.

Inomhusförhållanden

Att upprätthålla temperatur och luftfuktighet dag och natt samt under hela året utgör ytterligare en betydande energiförbrukning. Vissa geografiska lägen eller tekniska lösningar kan till och med behöva uteslutas redan under projektets inledande studie på grund av för hög luftfuktighet eller ogynnsamma termiska förhållanden.

Den största utmaningen är att kontrollera den luftfuktighet som genereras av växterna. Under dagen avger växterna genom transpiration praktiskt taget allt vatten som de absorberar genom rötterna. Den mest kostnadseffektiva lösningen för att minska den relativa luftfuktigheten inomhus är att ventilera växthuset med torrare utomhusluft. Beroende på luftens fuktighetsnivå kan den även kylas genom adiabatisk kylning, vilket är en av de mest energieffektiva lösningarna.

Eftersom utomhusförhållandena aldrig kan garanteras helt bör man dock installera avfuktnings- och kylsystem som kan hantera den luftfuktighet som genereras av växterna samt interna – framför allt belysning – och externa värmelaster.

Energieffektiviteten kommer då i hög grad att bero på kvaliteten hos styrsystemet, som ska göra det möjligt att minska driftskostnaderna när utomhusförhållandena är gynnsamma.

Under natten i kalla regioner är det särskilt viktigt att:

• Minimera luftomsättningen samtidigt som nödvändig syretillförsel säkerställs.

• Förstärka värmeisoleringen med hjälp av blackout-gardiner, gardiner som skapar ett luftskikt osv.

• I första hand värma områdena nära rötterna, även om de övre delarna av växthuset kyls ned.

Koldioxid (CO₂)

För att förbättra odlingens avkastning är det vanligt att under dagen höja koncentrationen av CO₂ över den omgivande nivån. Detta innebär dock en extra kostnad och ett ökat koldioxidavtryck som måste analyseras för att bedöma lönsamheten.

Att arbeta med högre CO₂-koncentrationer kräver en noggrann balans mellan tillförseln av näringsämnen och mängden tillgängligt ljus. Om denna balans inte upprätthålls uppnås inte den önskade förbättringen av avkastningen, samtidigt som kostnaderna ökar och slutproduktens kvalitet till och med kan påverkas negativt.

CO₂-anrikning är mindre lönsam när tillförseln av frisk luft är stor. Den rekommenderas därför främst för inomhusodling eller växthus med god lufttäthet.

I stora anläggningar med förbränningsprocesser för produktion av energi eller varmvatten skulle rökgaser kunna utnyttjas för att höja CO₂-koncentrationen, förutsatt att ett lämpligt system för filtrering, lagring och kylning installeras.

Effektiv produktion av kyla och värme

Klimatisering, avfuktning och torkning kräver effektiv produktion av kyla och värme. Vi rekommenderar att centraliserade produktionssystem prioriteras. Trots en högre initial investering erbjuder de flera fördelar:

• Utrustning med hög effekt erbjuder vanligtvis bättre reglering – kondensering, varvtalsreglering osv. –, effektivare kompressorer och därmed bättre energieffektivitet.

• De kan producera kyla och värme samtidigt, vilket förbättrar den totala effektiviteten eftersom odlings- och processområden ofta har samtidiga behov av värme och kyla.

• Mängden köldmedium som krävs minskar, underhållet blir lättare att kontrollera och det rör sig om industriella maskiner som är utformade för kontinuerlig drift.

För distribution av kyla och värme rekommenderas system med varmt och kallt vatten. I denna typ av anläggning är variabla flöden särskilt intressanta på grund av de stora variationerna i behovet av värme och kyla mellan dag och natt samt mellan olika årstider.

Energieffektivitet i GMP-bearbetningsrum

Energieffektiva lösningar för GMP-bearbetningsrum bygger på principer som vanligtvis används i klimatiseringssystem. Nedan följer några rekommendationer för hur de kan anpassas till de särskilda förutsättningarna vid bearbetning av cannabis.

Zonindelning av luftbehandlingsaggregat

Det är viktigt att skilja mellan olika zoner utifrån deras miljökrav och operativa organisation.

Kontroll av luftfuktigheten krävs endast i de rum där produkten redan är torr och exponerad för omgivningen, framför allt vid torrtrimning, härdning och förpackning.

I områden där produkten fortfarande är fuktig – avbladning och våttrimning – krävs en lägre temperatur. Det kan därför vara fördelaktigt att låta det luftbehandlingsaggregat som försörjer dessa områden fungera separat.

I samma anläggning kommer de flesta rum att användas under ett eller två arbetsskift och vissa kommer att stå oanvända tills verksamheten når full kapacitet. Andra utrustningar, såsom torktunnlar, kommer däremot att vara i drift 24 timmar om dygnet.

Det är därför viktigt att luftbehandlingsaggregaten kan sektionsindelas, stängas av eller köras med reducerade temperatur- och luftflödesnivåer när behovet är lägre.

Energieffektiv vattenhantering

Kvaliteten och mängden tillgängligt vatten är avgörande faktorer vid valet av lokalisering för en odlingsanläggning. Även om de inte alltid är avgörande var för sig måste flera aspekter beaktas:

• Bevattningssystemet kommer vanligtvis att vara hydroponiskt, helst med kontrollerat och uppsamlat dräneringsvatten så att det vid behov kan återanvändas för andra grödor som är mindre känsliga för hög konduktivitet, bevattning av grönområden osv.

• Regnvatten samt kondensat från avfuktningssystem kan samlas upp och ledas till säkerhetsreservoarer för bevattning. Eftersom dessa reservoarer finns i alla anläggningar är investeringen som krävs för återvinningen begränsad och gör det möjligt att tillhandahålla en vattenkälla av mycket god kvalitet.

• Avloppsvatten från omvänd osmos kan återanvändas för rengöring utanför GMP-miljöer, spolning av toaletter osv.

Slutsatser

De tekniska lösningarna för att förbättra energieffektiviteten finns och är välkända. Inom området medicinsk cannabis ligger den främsta utmaningen i att utvärdera dem, bland annat på grund av bristen på data för att exakt kunna mäta deras påverkan på produktens kvantitet och kvalitet.

Utifrån vår erfarenhet anser vi att det är avgörande att börja med en robust projektering som säkerställer produktens kvalitet. När verksamheten väl har stabiliserats kommer kontinuerlig övervakning och analys utförd av specialiserade yrkespersoner att göra det möjligt att successivt optimera anläggningens energieffektivitet och lönsamhet, samtidigt som kraven enligt GMP (Good Manufacturing Practices) uppfylls.