كيف تتشكل إيثرات السليلوز وما هي فئاتها؟

السليلوزيُعد السليلوز المكون الرئيسي لجدران الخلايا النباتية، وهو أكثر السكريات المتعددة انتشارًا ووفرةً في الطبيعة، إذ يُشكّل أكثر من 50% من محتوى الكربون في المملكة النباتية. ومن بين هذه السكريات، يقترب محتوى السليلوز في القطن من 100%، مما يجعله أنقى مصدر طبيعي للسليلوز. أما في الخشب عمومًا، فيُشكّل السليلوز ما بين 40 و50%، بينما تتراوح نسبة الهيميسليلوز بين 10 و30%، واللجنين بين 20 و30%. إيثر السليلوز مصطلح عام يُطلق على مجموعة متنوعة من المشتقات المُستخلصة من السليلوز الطبيعي كمادة خام من خلال عملية الأثير. وهو منتج يتكوّن بعد استبدال مجموعات الهيدروكسيل على جزيئات السليلوز الكبيرة جزئيًا أو كليًا بمجموعات إيثر. تحتوي جزيئات السليلوز الكبيرة على روابط هيدروجينية داخلية وخارجية، مما يجعل ذوبانها صعبًا في الماء ومعظم المذيبات العضوية. ولكن بعد عملية الأثير، يمكن تحسين خاصية محبة الماء وزيادة الذوبان بشكل كبير في الماء والمذيبات العضوية.

يُعرف إيثر السليلوز باسم "غلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية". يتميز بخصائص ممتازة، منها زيادة كثافة المحاليل، وذوبانه الجيد في الماء، وثباته في المعلقات أو اللاتكس، وقدرته على تكوين الأغشية، واحتفاظه بالماء، والتصاقه. كما أنه غير سام وعديم الرائحة، ويُستخدم على نطاق واسع في مواد البناء، والأدوية، والأغذية، والمنسوجات، والمواد الكيميائية اليومية، واستكشاف البترول، والتعدين، وصناعة الورق، والبلمرة، والفضاء، وغيرها الكثير. يتميز إيثر السليلوز بتطبيقاته الواسعة، واستهلاكه القليل، وتأثيره المحسن، وملاءمته للبيئة. يُمكنه تحسين أداء المنتجات بشكل ملحوظ عند إضافته، مما يُسهم في رفع كفاءة استخدام الموارد وزيادة القيمة المضافة للمنتج. تُعد هذه الإضافات الصديقة للبيئة ضرورية في مختلف المجالات.

يمكن تصنيف إيثرات السليلوز إلى فئات مختلفة بناءً على تأينها، ونوع البدائل، واختلاف ذوبانيتها. فبحسب نوع البدائل، تُقسم إيثرات السليلوز إلى إيثرات أحادية وإيثرات مختلطة. وبحسب الذوبانية، تُقسم إلى منتجات قابلة للذوبان في الماء ومنتجات غير قابلة للذوبان فيه. أما بحسب التأين، فتُقسم إلى منتجات أيونية وغير أيونية ومختلطة. ومن بين إيثرات السليلوز القابلة للذوبان في الماء، تتميز إيثرات السليلوز غير الأيونية، مثل هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC)، بمقاومة أفضل بكثير للحرارة والأملاح مقارنةً بإيثرات السليلوز الأيونية (CMC).

كيف يتم تطوير إيثر السليلوز في الصناعة؟

يُصنع إيثر السليلوز من القطن المكرر عبر عمليات القلوية، والأثيرية، وغيرها. وتتشابه عملية إنتاج هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) المستخدم في المستحضرات الصيدلانية مع تلك المستخدمة في الأغذية. وبالمقارنة مع إيثر السليلوز المستخدم في مواد البناء، تتطلب عملية إنتاج هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) المستخدم في المستحضرات الصيدلانية والأغذية مراحل متعددة من الأثيرية، مما يجعلها عملية معقدة، ويصعب التحكم بها، كما تتطلب مستوى عالٍ من النظافة للمعدات وبيئة الإنتاج.

بحسب بيانات جمعية صناعة السليلوز الصينية، تتجاوز الطاقة الإنتاجية الإجمالية لمصنعي إيثر السليلوز غير الأيوني ذوي القدرة الإنتاجية المحلية الكبيرة، مثل شركة هرقل تمبل وشركة شاندونغ هيدا، 50% من إجمالي الطاقة الإنتاجية الوطنية. وهناك العديد من المصانع الصغيرة الأخرى التي تنتج إيثر السليلوز غير الأيوني بطاقة إنتاجية تقل عن 4000 طن. وباستثناء عدد قليل من الشركات، فإن معظمها ينتج إيثر السليلوز المستخدم في مواد البناء العادية، بطاقة إنتاجية إجمالية تبلغ حوالي 100 ألف طن سنويًا. ونظرًا لضعف مواردها المالية، تعجز العديد من هذه الشركات الصغيرة عن تلبية معايير الاستثمار في حماية البيئة، لا سيما في معالجة المياه والغازات العادمة، وذلك بهدف خفض تكاليف الإنتاج. ومع تزايد اهتمام الدولة والمجتمع بحماية البيئة، ستضطر الشركات في هذا القطاع التي لا تفي بمتطلبات حماية البيئة إلى الإغلاق تدريجيًا أو تقليص إنتاجها. وعندها، سيزداد تركيز صناعة تصنيع إيثر السليلوز في الصين.

تزداد سياسات حماية البيئة المحلية صرامةً، وتُفرض متطلبات صارمة على تكنولوجيا حماية البيئة والاستثمار في عملية الإنتاج.إيثر السليلوزتزيد إجراءات حماية البيئة عالية المستوى من تكلفة إنتاج الشركات، كما أنها تشكل معيارًا عاليًا لحماية البيئة. ومن المرجح أن تُغلق الشركات التي لا تستطيع تلبية متطلبات حماية البيئة تدريجيًا أو تُقلل إنتاجها بسبب عدم استيفائها لمعايير حماية البيئة. ووفقًا لنشرة الشركة، فإن الشركات التي تُقلل إنتاجها تدريجيًا أو تُوقفه تمامًا بسبب عوامل حماية البيئة قد تُساهم في توريد ما يقارب 30,000 طن سنويًا من إيثر السليلوز المستخدم في مواد البناء العادية، وهو ما يُساعد على توسع الشركات ذات الأداء المتميز.

وبفضل اعتمادها على إيثر السليلوز، تستمر في التوسع لتشمل المنتجات الراقية وذات القيمة المضافة العالية