Prerada celuloze uključuje razne metode njenog izdvajanja i rafiniranja iz prirodnih izvora, prvenstveno biljaka. Celuloza, polisaharid, čini strukturnu komponentu staničnih stijenki u biljkama i najzastupljeniji je organski polimer na Zemlji. Njegova prerada ključna je u industrijama koje se kreću od papirne i tekstilne do prehrambene i farmaceutske.
1. Nabavljanje sirovina:
Celuloza se uglavnom dobiva iz biljaka, a drvo i pamuk su najčešći izvori. Ostali izvori uključuju konoplju, lan, jutu i neke alge. Različite biljke imaju različit sadržaj celuloze, što utječe na učinkovitost ekstrakcije i obrade.
2. Predtretman:
Prije ekstrakcije celuloze, sirovine se podvrgavaju prethodnoj obradi kako bi se uklonile necelulozne komponente kao što su lignin, hemiceluloza i pektin. Ovaj korak povećava učinkovitost ekstrakcije celuloze. Metode predobrade uključuju mehaničko mljevenje, kemijske obrade (npr. kiselinska ili alkalna hidroliza) i biološke procese (npr. enzimska digestija).
3. Ekstrakcija celuloze:
Nakon prethodne obrade, celuloza se ekstrahira iz biljnog materijala. U tu svrhu koristi se nekoliko metoda:
Mehaničke metode: Mehaničke metode uključuju fizičko razbijanje biljnog materijala kako bi se oslobodila celulozna vlakna. To može uključivati mljevenje, mljevenje ili prešanje.
Kemijske metode: Kemijske metode uključuju tretiranje biljnog materijala kemikalijama za otapanje ili razgradnju neceluloznih komponenti, ostavljajući za sobom celulozu. Kisela hidroliza i alkalni tretmani često su korištene kemijske metode.
Enzimske metode: Enzimske metode koriste enzime celulaze za razgradnju celuloze u šećere koji je čine. Ovaj je postupak selektivniji i ekološki prihvatljiviji u usporedbi s kemijskim metodama.
4. Pročišćavanje i pročišćavanje:
Jednom ekstrahirana, celuloza se podvrgava pročišćavanju i rafiniranju kako bi se uklonile nečistoće i postigla željena svojstva. To može uključivati pranje, filtraciju i centrifugiranje za odvajanje celuloznih vlakana od zaostalih kemikalija ili drugih komponenti.
5. Formulacija i obrada:
Nakon pročišćavanja, celuloza se može preraditi u različite oblike ovisno o namjeni. Uobičajeni oblici uključuju:
Celuloza: celulozna celuloza koristi se u industriji papira i kartona. Može se izbjeljivati kako bi se postigle različite razine svjetline.
Vlakna: Celulozna vlakna se koriste u tekstilu i odjeći. Mogu se ispredati u pređu i tkati u tkanine.
Filmovi i membrane: Celuloza se može preraditi u tanke filmove ili membrane koje se koriste u pakiranju, biomedicinskim primjenama i filtraciji.
Kemijski derivati: Celuloza se može kemijski modificirati kako bi se proizveli derivati sa specifičnim svojstvima. Primjeri uključuju acetat celuloze (koristi se u fotografskom filmu i tekstilu) i karboksimetil celuloza (koristi se u prehrambenim proizvodima i lijekovima).
Nanoceluloza: Nanoceluloza se odnosi na celulozna vlakna ili kristale s dimenzijama u nanosmjeru. Ima jedinstvena svojstva i koristi se u raznim naprednim primjenama kao što su nanokompoziti, biomedicinski materijali i elektronika.
6. Prijave:
Obrađena celuloza ima široku primjenu u raznim industrijama:
Papir i ambalaža: Celuloza je ključna sirovina u proizvodnji papira, kartona i materijala za pakiranje.
Tekstil: pamuk, izvor celuloze, naširoko se koristi u tekstilnoj industriji za odjeću, kućni tekstil i industrijske tkanine.
Hrana i lijekovi: Derivati celuloze koriste se kao zgušnjivači, stabilizatori i emulgatori u prehrambenim proizvodima i farmaceutskim formulacijama.
Biomedicinske primjene: Materijali na bazi celuloze koriste se u zavojima za rane, skelama za tkivni inženjering, sustavima za isporuku lijekova i medicinskim implantatima.
Sanacija okoliša: Materijali na bazi celuloze mogu se koristiti u svrhe sanacije okoliša, kao što je obrada vode i čišćenje izlijevanja nafte.
Obnovljiva energija: Celulozna biomasa može se pretvoriti u biogoriva kao što je etanol kroz procese poput fermentacije i enzimske hidrolize.
7. Razmatranja zaštite okoliša:
Prerada celuloze ima implikacije na okoliš, posebno u pogledu upotrebe kemikalija i energije. U tijeku su napori za razvoj održivijih metoda obrade, kao što je korištenje obnovljivih izvora energije, smanjenje upotrebe kemikalija i implementacija zatvorenih sustava za recikliranje vode i kemikalija.
8. Budući trendovi:
Budući trendovi u preradi celuloze uključuju razvoj naprednih materijala s poboljšanim svojstvima, poput biorazgradive plastike, pametnog tekstila i nanokompozita. Također postoji sve veći interes za korištenje celuloze kao obnovljive i održive alternative materijalima koji se temelje na fosilima u različitim primjenama.
Prerada celuloze uključuje niz koraka, uključujući ekstrakciju, pročišćavanje i formuliranje, kako bi se proizveo raznolik raspon proizvoda sa širokom industrijskom primjenom. Napori za optimizaciju metoda obrade i razvoj inovativnih materijala na bazi celuloze pokreću napredak u ovom području, s fokusom na održivost i odgovornost prema okolišu.
Vrijeme objave: 25. travnja 2024