วัตถุดิบหลักของเซลลูโลสมีอะไรบ้าง?

เซลลูโลสซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่พบมากที่สุดในโลก ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักในผนังเซลล์ของพืช โพลีแซ็กคาไรด์เชิงซ้อนนี้ประกอบด้วยหน่วยซ้ำของโมเลกุลกลูโคสที่เชื่อมเข้าด้วยกันจนเกิดเป็นสายยาว วัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตเซลลูโลสมาจากแหล่งพืช โดยส่วนใหญ่คือเยื่อไม้ ฝ้าย และเศษวัสดุทางการเกษตรประเภทต่างๆ

เยื่อไม้:
เยื่อไม้เป็นวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตเซลลูโลสมากที่สุด โดยคิดเป็นสัดส่วนที่สำคัญของการผลิตเซลลูโลสทั่วโลก เยื่อไม้ได้มาจากเส้นใยไม้ ซึ่งส่วนใหญ่มาจากไม้เนื้ออ่อนและไม้เนื้อแข็ง ต้นไม้เนื้ออ่อน เช่น ต้นสน ต้นสนชนิดหนึ่ง และต้นเฟอร์ ได้รับความนิยมเนื่องจากมีเส้นใยยาวและมีเซลลูโลสสูง ทำให้เหมาะแก่การผลิตเยื่อไม้ นอกจากนี้ ยังมีการใช้ไม้เนื้อแข็ง เช่น ต้นเบิร์ช ต้นยูคาลิปตัส และต้นโอ๊ก แม้ว่าจะมีวิธีการแปรรูปที่แตกต่างกันเล็กน้อยเนื่องจากเส้นใยสั้นกว่าและมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน

เยื่อไม้ถูกสกัดโดยผ่านกระบวนการทางกลและเคมีหลายชุด ขั้นแรก ท่อนไม้จะถูกลอกเปลือกและสับให้เป็นชิ้นเล็กๆ จากนั้นเศษไม้เหล่านี้จะถูกบดด้วยเครื่องจักรหรือผ่านกระบวนการทางเคมีเพื่อแยกเส้นใยเซลลูโลสออกจากส่วนประกอบอื่นๆ เช่น ลิกนินและเฮมิเซลลูโลส จากนั้นเยื่อไม้ที่ได้จะถูกล้าง ฟอกขาว และกลั่นเพื่อให้ได้คุณภาพเซลลูโลสที่ต้องการสำหรับการใช้งานต่างๆ

ฝ้าย:
ฝ้าย ซึ่งเป็นเส้นใยธรรมชาติที่ได้จากฝักของต้นฝ้าย ถือเป็นแหล่งเซลลูโลสที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่ง ฝ้ายประกอบด้วยเซลลูโลสเกือบบริสุทธิ์เป็นหลัก โดยมีลิกนินและเฮมิเซลลูโลสในปริมาณน้อยมาก เซลลูโลสของฝ้ายขึ้นชื่อในเรื่องความบริสุทธิ์และความแข็งแรง ทำให้เซลลูโลสมีคุณค่าอย่างยิ่งต่อการผลิตผลิตภัณฑ์เซลลูโลสคุณภาพสูง เช่น สิ่งทอ กระดาษ และสารอนุพันธ์ของเซลลูโลส

กระบวนการสกัดเซลลูโลสออกจากฝ้ายเกี่ยวข้องกับการแยกเส้นใยออกจากเมล็ดฝ้ายและสิ่งเจือปนอื่นๆ ผ่านกระบวนการแยกเมล็ดฝ้าย การทำความสะอาด และการปั่นฝ้าย จากนั้นเส้นใยฝ้ายที่ได้จะถูกนำไปแปรรูปเพิ่มเติมเพื่อขจัดสิ่งเจือปนที่เหลือและทำให้เซลลูโลสบริสุทธิ์สำหรับการใช้งานเฉพาะ

เศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร:
เศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรต่างๆ เช่น ฟาง ชานอ้อย ฟางข้าวโพด แกลบ และชานอ้อย เป็นแหล่งเซลลูโลสทางเลือก เศษวัสดุเหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์จากกระบวนการทางการเกษตรและโดยทั่วไปประกอบด้วยเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ การใช้เศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเพื่อผลิตเซลลูโลสมีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมโดยลดขยะและใช้ทรัพยากรหมุนเวียน

การสกัดเซลลูโลสจากเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่คล้ายกับการผลิตเยื่อไม้ ได้แก่ การลดขนาด การบำบัดด้วยสารเคมี และการกลั่น อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรอาจแตกต่างจากไม้ ซึ่งจำเป็นต้องมีการปรับพารามิเตอร์การแปรรูปเพื่อให้ได้ผลผลิตและคุณภาพของเซลลูโลสที่เหมาะสมที่สุด

สาหร่าย:
แม้ว่าจะไม่ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเหมือนเยื่อไม้ ฝ้าย หรือเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร แต่สาหร่ายบางชนิดก็มีเซลลูโลสอยู่ด้วย และได้รับการสำรวจว่าเป็นแหล่งเซลลูโลสที่มีศักยภาพในการผลิตเซลลูโลส เซลลูโลสจากสาหร่ายมีข้อดีหลายประการ เช่น อัตราการเจริญเติบโตที่รวดเร็ว มีเซลลูโลสในปริมาณสูง และใช้ดินและน้ำน้อยกว่าพืชบนบก

การสกัดเซลลูโลสจากสาหร่ายโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการทำลายผนังเซลล์เพื่อปลดปล่อยเส้นใยเซลลูโลส จากนั้นจึงทำการทำให้บริสุทธิ์และแปรรูปเพื่อให้ได้วัสดุเซลลูโลสที่สามารถใช้งานได้ การวิจัยเกี่ยวกับการผลิตเซลลูโลสจากสาหร่ายยังคงดำเนินต่อไป โดยมุ่งหวังที่จะพัฒนาวิธีการที่ยั่งยืนและคุ้มทุนสำหรับการผลิตในปริมาณมาก

วัตถุดิบหลักของเซลลูโลสรวมถึงเยื่อไม้ ฝ้าย เศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร และสาหร่ายบางชนิดในปริมาณที่น้อยกว่า วัตถุดิบเหล่านี้ต้องผ่านขั้นตอนการประมวลผลต่างๆ เพื่อสกัดและกลั่นเซลลูโลส ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบอเนกประสงค์และจำเป็นในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย รวมถึงการผลิตกระดาษ สิ่งทอ ยา ผลิตภัณฑ์อาหาร และเชื้อเพลิงชีวภาพ การจัดหาอย่างยั่งยืนและเทคโนโลยีการแปรรูปที่สร้างสรรค์ยังคงผลักดันความก้าวหน้าในการผลิตเซลลูโลส เพิ่มประสิทธิภาพ ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และขยายการใช้งานที่เป็นไปได้ของทรัพยากรธรรมชาติอันมีค่านี้