Промышленная конопля состоит из трех типов волокон в своем стебле: первичного луба (внешние длинные волокна), вторичного лубяного волокна и конопляной костры или костры (внутренние короткие волокна). Волокна имеют очень высокое содержание целлюлозы с различными количествами гемицеллюлозы, лигнина и пектина в качестве основных компонентов (Tutt and Olt, 2011). 

Длина волокон каннабис составляет 1–3  см, а луб содержит 70,2–74,4 % (мас.%) целлюлозы и всего 3,7–5,7 % (мас.%) лигнина (Sisti et al., 2018). Для сравнения, длина древесных волокон составляет всего 1–3 мм при меньшем содержании целлюлозы (40–50%). 

Плотность и предел прочности

Одно волокно конопли имеет плотность 1,48  г/см3 (Sisti et al., 2018) и предел прочности при растяжении 350–800 MPa (Thygesen et al., 2006; Sisti et al., 2018) в зависимости от климата, в течение вегетационного периода и генотипа, типа почвы, процессов удобрения и вымачивания. Волокна технической марихуаны имеют модуль упругости (75  ГПа), подобный жесткости стеклянных волокон, который варьируется от 50 до 70 ГПа (Thygesen et al., 2006). 

Молекулы целлюлозы и гемицеллюлозы связаны между собой молекулами лигнина. Слой S2 стенок из конопляного волокна состоит из ламелей толщиной 100 мм, состоящих из одного-четырех концентрических слоев, богатых целлюлозой и бедных лигнином (Thygesen et al., 2006). Внутренние волокна конопли состоят из сети вторичных волокон ксилемы, которые короче (приблизительно 2 мм) и тоньше (6 мкм), чем внешние волокна, и составляют примерно 10% от общего числа волокон (Marrot et al., 2013).

Обработка в щелочных условиях

Перед использованием сырья из конопли в качестве промышленного композита нецеллюлозные материалы и лигнин обычно удаляют, чтобы обнажить межфазные гидроксильные группы целлюлозы, которые можно функционализировать другими композитными материалами (Pickering et al., 2007). Например, обработка в щелочных условиях удаляет содержание лигнина примерно на 50%, что повышает кристалличность и шероховатость поверхности волокна. 

Наибольшую биомассу конопли стебля обычно получают, если волокно собирают до начала цветения. Это явление положительно коррелирует с увеличением продолжительности вегетативной фазы (Salentijn et al., 2019). Волокна марихуаны, собранные на ранней стадии цветения, демонстрируют высокую прочность на растяжение, которая снижается по мере созревания растения из-за увеличения доли костры по сравнению с лубом (Sisti et al., 2018).

Конопляный микробиом

Несмотря на зарождающийся интерес к промышленной конопле, микробиом ее еще предстоит полностью охарактеризовать. Однако новые технологии секвенирования ДНК на основе ампликонов уступили место анализу ее микробных компонентов. Микробные компоненты (например, бактерии, археи и грибы) являются незаменимыми факторами, которые помогают поддерживать здоровье почвы и растений конопли. 

Микроорганизмы обеспечивают растениям защиту от патогенов, фиксацию азота и получение микроэлементов из окружающей экосистемы. Растения, в свою очередь, выделяют поддерживающие жизнь питательные вещества симбиотическим микробам, связанным с растениями. Однако из-за многолетнего запрета на каннабис литература, разъясняющая состав и функции микробиома конопли, отсутствует. Растения содержат прочный микробный консорциум, который присутствует на протяжении всего его жизненного цикла и сохраняется в процессе вымачивания (McPartland, 1997; Barnett et al., 2020; Law et al., 2020).