সেলুলোজ হল একটি জটিল পলিস্যাকারাইড যা β-1,4-গ্লাইকোসিডিক বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত অনেক গ্লুকোজ ইউনিট দ্বারা গঠিত। এটি উদ্ভিদ কোষ প্রাচীরের প্রধান উপাদান এবং উদ্ভিদ কোষ প্রাচীরকে শক্তিশালী কাঠামোগত সমর্থন এবং দৃঢ়তা প্রদান করে। দীর্ঘ সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খল এবং উচ্চ স্ফটিকতার কারণে, এর শক্তিশালী স্থিতিশীলতা এবং অদ্রবণীয়তা রয়েছে।
(১) সেলুলোজের বৈশিষ্ট্য এবং দ্রবীভূত হওয়ার অসুবিধা
সেলুলোজের নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি দ্রবীভূত করা কঠিন করে তোলে:
উচ্চ স্ফটিকতা: সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলগুলি হাইড্রোজেন বন্ধন এবং ভ্যান ডের ওয়ালস বলের মাধ্যমে একটি শক্ত জালি কাঠামো তৈরি করে।
উচ্চ মাত্রার পলিমারাইজেশন: সেলুলোজের পলিমারাইজেশনের মাত্রা (অর্থাৎ আণবিক শৃঙ্খলের দৈর্ঘ্য) বেশি, সাধারণত শত শত থেকে হাজার হাজার গ্লুকোজ ইউনিট পর্যন্ত থাকে, যা অণুর স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করে।
হাইড্রোজেন বন্ধন নেটওয়ার্ক: হাইড্রোজেন বন্ধন সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলের মধ্যে এবং এর মধ্যে ব্যাপকভাবে উপস্থিত থাকে, যার ফলে সাধারণ দ্রাবক দ্বারা ধ্বংস এবং দ্রবীভূত করা কঠিন হয়ে পড়ে।
(২) সেলুলোজ দ্রবীভূতকারী বিকারক
বর্তমানে, যেসব পরিচিত বিকারক কার্যকরভাবে সেলুলোজ দ্রবীভূত করতে পারে তার মধ্যে প্রধানত নিম্নলিখিত বিভাগগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:
১. আয়নিক তরল পদার্থ
আয়নিক তরল হলো জৈব ক্যাটেশন এবং জৈব বা অজৈব অ্যানায়ন দ্বারা গঠিত তরল, সাধারণত কম অস্থিরতা, উচ্চ তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং উচ্চ সামঞ্জস্যযোগ্যতা সহ। কিছু আয়নিক তরল সেলুলোজ দ্রবীভূত করতে পারে এবং প্রধান প্রক্রিয়া হল সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলের মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙে ফেলা। সেলুলোজ দ্রবীভূত করে এমন সাধারণ আয়নিক তরলগুলির মধ্যে রয়েছে:
১-বিউটাইল-৩-মিথাইলিমিডাজোলিয়াম ক্লোরাইড ([BMIM]Cl): এই আয়নিক তরল হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারীর মাধ্যমে সেলুলোজের হাইড্রোজেন বন্ধনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে সেলুলোজ দ্রবীভূত করে।
১-ইথাইল-৩-মিথাইলিমিডাজোলিয়াম অ্যাসিটেট ([EMIM][Ac]): এই আয়নিক তরল তুলনামূলকভাবে হালকা পরিস্থিতিতে উচ্চ ঘনত্বের সেলুলোজ দ্রবীভূত করতে পারে।
২. অ্যামাইন অক্সিডেন্ট দ্রবণ
অ্যামাইন অক্সিডেন্ট দ্রবণ যেমন ডাইথাইলামাইন (DEA) এবং কপার ক্লোরাইডের মিশ্র দ্রবণকে [Cu(II)-অ্যামোনিয়াম দ্রবণ] বলা হয়, যা একটি শক্তিশালী দ্রাবক ব্যবস্থা যা সেলুলোজ দ্রবীভূত করতে পারে। এটি জারণ এবং হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে সেলুলোজের স্ফটিক কাঠামো ধ্বংস করে, সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলকে নরম এবং আরও দ্রবণীয় করে তোলে।
৩. লিথিয়াম ক্লোরাইড-ডাইমিথাইল্যাসিটামাইড (LiCl-DMAc) সিস্টেম
সেলুলোজ দ্রবীভূত করার জন্য LiCl-DMAc (লিথিয়াম ক্লোরাইড-ডাইমিথাইল্যাসিটামাইড) সিস্টেমটি একটি ক্লাসিক পদ্ধতি। LiCl হাইড্রোজেন বন্ধনের জন্য প্রতিযোগিতা তৈরি করতে পারে, যার ফলে সেলুলোজ অণুগুলির মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন নেটওয়ার্ক ধ্বংস হয়ে যায়, অন্যদিকে দ্রাবক হিসাবে DMAc সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলের সাথে ভালভাবে যোগাযোগ করতে পারে।
৪. হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড/জিঙ্ক ক্লোরাইড দ্রবণ
হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড/জিংক ক্লোরাইড দ্রবণ হল একটি প্রাথমিক আবিষ্কৃত বিকারক যা সেলুলোজ দ্রবীভূত করতে পারে। এটি জিংক ক্লোরাইড এবং সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলের মধ্যে সমন্বয় প্রভাব তৈরি করে সেলুলোজ দ্রবীভূত করতে পারে এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড সেলুলোজ অণুর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন ধ্বংস করে। তবে, এই দ্রবণটি সরঞ্জামের জন্য অত্যন্ত ক্ষয়কারী এবং ব্যবহারিক প্রয়োগে সীমিত।
৫. ফাইব্রিনোলাইটিক এনজাইম
ফাইব্রিনোলাইটিক এনজাইম (যেমন সেলুলাস) সেলুলোজকে দ্রবীভূত করে সেলুলোজের পচনকে ছোট অলিগোস্যাকারাইড এবং মনোস্যাকারাইডে রূপান্তরিত করে। জৈব অবক্ষয় এবং জৈববস্তুপুঞ্জ রূপান্তরের ক্ষেত্রে এই পদ্ধতির বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে, যদিও এর দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়া সম্পূর্ণরূপে রাসায়নিক দ্রবীভূতকরণ নয়, তবে জৈব অনুঘটকের মাধ্যমে অর্জন করা হয়।
(3) সেলুলোজ দ্রবীভূত করার প্রক্রিয়া
বিভিন্ন বিকারকগুলির সেলুলোজ দ্রবীভূত করার জন্য বিভিন্ন প্রক্রিয়া রয়েছে, তবে সাধারণভাবে এগুলি দুটি প্রধান প্রক্রিয়ার জন্য দায়ী করা যেতে পারে:
হাইড্রোজেন বন্ধনের ধ্বংস: প্রতিযোগিতামূলক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন বা আয়নিক মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলের মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন ধ্বংস করে, এটিকে দ্রবণীয় করে তোলে।
আণবিক শৃঙ্খল শিথিলকরণ: ভৌত বা রাসায়নিক উপায়ে সেলুলোজ আণবিক শৃঙ্খলের কোমলতা বৃদ্ধি করা এবং আণবিক শৃঙ্খলের স্ফটিকতা হ্রাস করা, যাতে সেগুলি দ্রাবকগুলিতে দ্রবীভূত হতে পারে।
(৪) সেলুলোজ দ্রবীভূতকরণের ব্যবহারিক প্রয়োগ
সেলুলোজ দ্রবীভূতকরণের অনেক ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ রয়েছে:
সেলুলোজ ডেরিভেটিভস তৈরি: সেলুলোজ দ্রবীভূত করার পর, এটিকে আরও রাসায়নিকভাবে পরিবর্তন করে সেলুলোজ ইথার, সেলুলোজ এস্টার এবং অন্যান্য ডেরিভেটিভস তৈরি করা যেতে পারে, যা খাদ্য, ওষুধ, আবরণ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
সেলুলোজ-ভিত্তিক উপকরণ: দ্রবীভূত সেলুলোজ, সেলুলোজ ন্যানোফাইবার, সেলুলোজ ঝিল্লি এবং অন্যান্য উপকরণ ব্যবহার করে প্রস্তুত করা যেতে পারে। এই উপকরণগুলির ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং জৈব-সামঞ্জস্যতা রয়েছে।
জৈববস্তুপুঞ্জ শক্তি: সেলুলোজ দ্রবীভূত করে এবং অবনমিত করে, এটিকে জৈব জ্বালানি যেমন বায়োইথানল উৎপাদনের জন্য গাঁজনযোগ্য শর্করায় রূপান্তরিত করা যেতে পারে, যা পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির বিকাশ এবং ব্যবহার অর্জনে সহায়তা করে।
সেলুলোজ দ্রবীভূতকরণ একটি জটিল প্রক্রিয়া যার মধ্যে একাধিক রাসায়নিক এবং ভৌত প্রক্রিয়া জড়িত। আয়নিক তরল, অ্যামিনো অক্সিডেন্ট দ্রবণ, LiCl-DMAc সিস্টেম, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড/জিঙ্ক ক্লোরাইড দ্রবণ এবং সেলোলাইটিক এনজাইম বর্তমানে সেলুলোজ দ্রবীভূত করার জন্য কার্যকর এজেন্ট হিসাবে পরিচিত। প্রতিটি এজেন্টের নিজস্ব অনন্য দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়া এবং প্রয়োগ ক্ষেত্র রয়েছে। সেলুলোজ দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়ার গভীর অধ্যয়নের মাধ্যমে, এটি বিশ্বাস করা হয় যে আরও দক্ষ এবং পরিবেশ বান্ধব দ্রবীভূতকরণ পদ্ধতি তৈরি করা হবে, যা সেলুলোজ ব্যবহার এবং বিকাশের জন্য আরও সম্ভাবনা প্রদান করবে।
পোস্টের সময়: জুলাই-০৯-২০২৪