सेल्युलोजवर प्रक्रिया करण्यासाठी त्याच्या नैसर्गिक स्रोतांपासून, प्रामुख्याने वनस्पतींपासून ते काढण्यासाठी आणि शुद्ध करण्यासाठी विविध पद्धतींचा वापर केला जातो. सेल्युलोज, एक पॉलिसेकेराइड, वनस्पतींमध्ये पेशींच्या भिंतींचा संरचनात्मक घटक बनवतो आणि पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक सेंद्रिय पॉलिमर आहे. कागद आणि कापडापासून ते अन्न आणि औषधांपर्यंतच्या उद्योगांमध्ये त्याची प्रक्रिया महत्त्वपूर्ण आहे.
१. कच्च्या मालाचे स्रोत:
सेल्युलोज प्रामुख्याने वनस्पतींपासून मिळवले जाते, ज्यामध्ये लाकूड आणि कापूस हे सर्वात सामान्य स्रोत आहेत. इतर स्रोतांमध्ये भांग, अंबाडी, ताग आणि काही शैवाल यांचा समावेश आहे. वेगवेगळ्या वनस्पतींमध्ये वेगवेगळ्या सेल्युलोजचे प्रमाण असते, ज्यामुळे निष्कर्षण आणि प्रक्रियेच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो.
२. पूर्व-उपचार:
सेल्युलोज काढण्याआधी, कच्च्या मालावर लिग्निन, हेमिसेल्युलोज आणि पेक्टिन सारखे नॉन-सेल्युलोजिक घटक काढून टाकण्यासाठी प्रीट्रीटमेंट केले जाते. हे पाऊल सेल्युलोज काढण्याची कार्यक्षमता वाढवते. प्रीट्रीटमेंट पद्धतींमध्ये यांत्रिक ग्राइंडिंग, रासायनिक उपचार (उदा. आम्ल किंवा अल्कली हायड्रोलिसिस) आणि जैविक प्रक्रिया (उदा. एंजाइमॅटिक पचन) यांचा समावेश होतो.
३. सेल्युलोज काढणे:
एकदा पूर्व-प्रक्रिया केल्यानंतर, वनस्पतींच्या साहित्यातून सेल्युलोज काढला जातो. यासाठी अनेक पद्धती वापरल्या जातात:
यांत्रिक पद्धती: यांत्रिक पद्धतींमध्ये सेल्युलोज तंतू सोडण्यासाठी वनस्पती सामग्रीचे भौतिकरित्या विघटन करणे समाविष्ट आहे. यामध्ये दळणे, दळणे किंवा दाबणे समाविष्ट असू शकते.
रासायनिक पद्धती: रासायनिक पद्धतींमध्ये वनस्पतींच्या पदार्थांवर रसायनांनी प्रक्रिया करून सेल्युलोज नसलेले घटक विरघळतात किंवा खराब होतात, ज्यामुळे सेल्युलोज मागे राहतो. आम्ल जलविघटन आणि क्षारीय उपचार हे सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या रासायनिक पद्धती आहेत.
एंजाइमॅटिक पद्धती: एंजाइमॅटिक पद्धती सेल्युलोजचे त्याच्या घटक शर्करांमध्ये विघटन करण्यासाठी सेल्युलेज एंजाइम वापरतात. ही प्रक्रिया रासायनिक पद्धतींच्या तुलनेत अधिक निवडक आणि पर्यावरणास अनुकूल आहे.
४. शुद्धीकरण आणि परिष्करण:
एकदा काढल्यानंतर, सेल्युलोज शुद्धीकरण आणि शुद्धीकरण केले जाते जेणेकरून अशुद्धता काढून टाकता येतील आणि इच्छित गुणधर्म प्राप्त होतील. यामध्ये सेल्युलोज तंतूंना अवशिष्ट रसायने किंवा इतर घटकांपासून वेगळे करण्यासाठी धुणे, गाळणे आणि सेंट्रीफ्यूगेशनचा समावेश असू शकतो.
५. सूत्रीकरण आणि प्रक्रिया:
शुद्धीकरणानंतर, सेल्युलोज त्याच्या वापराच्या उद्देशानुसार विविध स्वरूपात प्रक्रिया केले जाऊ शकते. सामान्य प्रकारांमध्ये हे समाविष्ट आहे:
लगदा: कागद आणि पुठ्ठा उद्योगात सेल्युलोज लगदा वापरला जातो. वेगवेगळ्या पातळीची चमक मिळविण्यासाठी ते ब्लीच केले जाऊ शकते.
तंतू: सेल्युलोज तंतू कापड आणि कपड्यांमध्ये वापरले जातात. ते धाग्यात कातले जाऊ शकतात आणि कापडात विणले जाऊ शकतात.
फिल्म्स आणि मेम्ब्रेन: सेल्युलोजवर प्रक्रिया करून पातळ फिल्म्स किंवा मेम्ब्रेन बनवता येतात ज्याचा वापर पॅकेजिंग, बायोमेडिकल ऍप्लिकेशन्स आणि फिल्ट्रेशनमध्ये केला जातो.
रासायनिक व्युत्पन्न: विशिष्ट गुणधर्मांसह व्युत्पन्न तयार करण्यासाठी सेल्युलोजमध्ये रासायनिक बदल करता येतात. उदाहरणार्थ सेल्युलोज एसीटेट (फोटोग्राफिक फिल्म आणि कापडांमध्ये वापरले जाणारे) आणि कार्बोक्झिमिथाइल सेल्युलोज (अन्न उत्पादने आणि औषधांमध्ये वापरले जाणारे) यांचा समावेश आहे.
नॅनोसेल्युलोज: नॅनोसेल्युलोज म्हणजे नॅनोस्केल आयामांसह सेल्युलोज तंतू किंवा क्रिस्टल्स. त्याचे अद्वितीय गुणधर्म आहेत आणि ते नॅनोसंयोजन, बायोमेडिकल मटेरियल आणि इलेक्ट्रॉनिक्स सारख्या विविध प्रगत अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाते.
६. अर्ज:
प्रक्रिया केलेल्या सेल्युलोजचा विविध उद्योगांमध्ये विस्तृत उपयोग होतो:
कागद आणि पॅकेजिंग: कागद, पुठ्ठा आणि पॅकेजिंग साहित्याच्या उत्पादनात सेल्युलोज हा एक प्रमुख कच्चा माल आहे.
कापड: सेल्युलोजचा स्रोत असलेला कापूस, कापड उद्योगात कपडे, घरगुती कापड आणि औद्योगिक कापडांसाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो.
अन्न आणि औषधनिर्माण: सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्ज अन्न उत्पादने आणि औषधीय सूत्रांमध्ये जाडसर, स्टेबिलायझर्स आणि इमल्सीफायर म्हणून वापरले जातात.
बायोमेडिकल अनुप्रयोग: सेल्युलोज-आधारित साहित्य जखमेच्या ड्रेसिंग्ज, ऊती अभियांत्रिकीसाठी स्कॅफोल्ड्स, औषध वितरण प्रणाली आणि वैद्यकीय रोपणांमध्ये वापरले जाते.
पर्यावरणीय उपाय: सेल्युलोज-आधारित साहित्याचा वापर पर्यावरणीय उपायांसाठी केला जाऊ शकतो, जसे की पाणी प्रक्रिया आणि तेल गळती साफसफाई.
नवीकरणीय ऊर्जा: किण्वन आणि एंजाइमॅटिक हायड्रोलिसिस सारख्या प्रक्रियांद्वारे सेल्युलोज बायोमास इथेनॉल सारख्या जैवइंधनात रूपांतरित केले जाऊ शकते.
७. पर्यावरणीय बाबी:
सेल्युलोज प्रक्रियेचे पर्यावरणीय परिणाम आहेत, विशेषतः रसायने आणि ऊर्जेच्या वापराबाबत. अक्षय ऊर्जा स्रोतांचा वापर करणे, रसायनांचा वापर कमीत कमी करणे आणि पाणी आणि रासायनिक पुनर्वापरासाठी बंद-लूप प्रणाली लागू करणे यासारख्या अधिक शाश्वत प्रक्रिया पद्धती विकसित करण्याचे प्रयत्न सुरू आहेत.
८. भविष्यातील ट्रेंड:
सेल्युलोज प्रक्रियेतील भविष्यातील ट्रेंडमध्ये बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक, स्मार्ट टेक्सटाईल आणि नॅनोकंपोझिट्स सारख्या वर्धित गुणधर्मांसह प्रगत सामग्रीचा विकास समाविष्ट आहे. विविध अनुप्रयोगांमध्ये जीवाश्म-आधारित सामग्रीसाठी अक्षय आणि शाश्वत पर्याय म्हणून सेल्युलोजचा वापर करण्यातही रस वाढत आहे.
सेल्युलोज प्रक्रियेमध्ये विविध प्रकारच्या उत्पादनांचे उत्पादन करण्यासाठी, जसे की निष्कर्षण, शुद्धीकरण आणि सूत्रीकरण यासारख्या पायऱ्यांचा समावेश असतो. प्रक्रिया पद्धती ऑप्टिमाइझ करण्याचे आणि नाविन्यपूर्ण सेल्युलोज-आधारित साहित्य विकसित करण्याचे प्रयत्न या क्षेत्रात प्रगती करत आहेत, ज्यामध्ये शाश्वतता आणि पर्यावरणीय जबाबदारीवर लक्ष केंद्रित केले आहे.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-२५-२०२४