ما هو السليلوز المستخدم في التصنيع؟

باعتباره مركب بوليمر طبيعي، فإن السليلوز لديه مجموعة واسعة من التطبيقات في التصنيع. وهو مشتق بشكل أساسي من جدران خلايا النباتات وهو أحد أكثر المركبات العضوية وفرة على وجه الأرض. تم استخدام السليلوز على نطاق واسع في صناعة الورق والمنسوجات والبلاستيك ومواد البناء والأدوية والمواد الغذائية وغيرها من الصناعات بسبب تركيبه الجزيئي الفريد وقابليته للتحلل الصديق للبيئة وخصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة.

1. صناعة الورق

صناعة الورق هي مجال التطبيق الرئيسي للسليلوز. يمكن تحويل الألياف النباتية إلى لب بعد المعالجة الميكانيكية أو الكيميائية. يوفر السليلوز القوة والمتانة باعتباره العنصر الرئيسي في هذه العملية. في عملية صناعة الورق، يمكن التحكم في امتصاص الماء ونعومة وقوة شد الورق عن طريق إضافة إضافات كيميائية واستخدام تركيبات ألياف مختلفة. ويؤكد ظهور الورق المعاد تدويره على استدامة السليلوز وقابلية إعادة التدوير، مما يجعله أكثر فائدة في المواد الصديقة للبيئة.

2. صناعة النسيج

تستخدم ألياف السليلوز (مثل القطن) على نطاق واسع في صناعة الأقمشة باعتبارها المواد الخام الأساسية لصناعة النسيج. تحتوي ألياف القطن على أكثر من 90% من السليلوز، مما يجعلها ناعمة، واسترطابية، ومسامية، وغيرها من الخصائص الممتازة، ومناسبة لصناعة مختلف أنواع الملابس. في السنوات الأخيرة، يمكن معالجة ألياف السليلوز كيميائيًا لتكوين ألياف السليلوز المجددة مثل ألياف الفسكوز والألياف المشروطة، مما يؤدي إلى توسيع نطاق استخدام السليلوز في صناعة النسيج. هذه الألياف ليست ناعمة ومريحة فحسب، بل تتمتع أيضًا بخصائص جيدة مضادة للبكتيريا وقابلة للتحلل.

3. البلاستيك الحيوي والمواد القابلة للتحلل

يمكن استخدام السليلوز في صناعة البلاستيك القابل للتحلل في صناعة البلاستيك، وهو أحد التوجهات البحثية المهمة لحل مشكلة “التلوث الأبيض”. من خلال معالجة السليلوز إلى خلات السليلوز أو إيثر السليلوز، يمكن استخدامه لصنع أفلام بلاستيكية صديقة للبيئة وأدوات المائدة وما إلى ذلك. تتمتع هذه المواد بثبات كيميائي قوي وخصائص فيزيائية، كما أنها سهلة التحلل في البيئة الطبيعية، مما يقلل من تأثير النفايات البلاستيكية على البيئة البيئية.

4. مواد البناء

في صناعة البناء والتشييد، يستخدم السليلوز على نطاق واسع لصنع ألواح الأسمنت الليفي وألواح الجبس المقوى بالألياف ومواد العزل الحراري. إن الجمع بين ألياف السليلوز والمواد الأخرى يمكن أن يعزز مقاومتها للصدمات وقوة الشد وتحسين العزل الحراري وعزل الصوت. على سبيل المثال، مادة العزل الحراري السليلوز هي مادة عزل حراري صديقة للبيئة. عن طريق حقن مسحوق السليلوز أو جزيئات السليلوز في جدار المبنى، فإنه يمكن عزل وتقليل الضوضاء بشكل فعال، وخصائصه الطبيعية المقاومة للحشرات تجعله يستخدم على نطاق أوسع في البناء.

5. صناعة الأغذية والأدوية

مشتقات السليلوز مثل كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) وميثيل السليلوز (MC) لها أيضًا تطبيقات مهمة في الصناعات الغذائية والصيدلانية. يستخدم كربوكسي ميثيل السليلوز على نطاق واسع كمكثف ومثبت ومستحلب في الغذاء، في حين يستخدم ميثيل السليلوز في كثير من الأحيان كمفكك في الأقراص بسبب التصاقه الجيد وتوافقه الحيوي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا إضافة السليلوز إلى الطعام كألياف غذائية لمساعدة الأشخاص على تحسين صحة الأمعاء.

6. صناعة مستحضرات التجميل

غالبًا ما يستخدم السليلوز كمثخن ومثبت في مستحضرات التجميل. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي السليلوز الكربوكسيميثيل الشائع والسليلوز الجريزوفولفين إلى زيادة لزوجة مستحضرات التجميل وثباتها وتجنب التقسيم الطبقي للمكونات. بالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية السليلوز للتحلل وعدم سميته تجعله مناسبًا للاستخدام في منتجات التنظيف ومنتجات العناية بالبشرة والمكياج.

7. مواد صديقة للبيئة ومواد التصفية

نظرًا للبنية المسامية والامتصاص الجيد للسليلوز، فإنه يستخدم بشكل متزايد في مواد الترشيح. تُستخدم أغشية السليلوز وألياف السليلوز النانوية في تنقية الهواء ومعالجة المياه ومعالجة مياه الصرف الصناعي. لا تستطيع مواد مرشح السليلوز إزالة الجزيئات العالقة فحسب، بل يمكنها أيضًا امتصاص المواد الضارة، مع مزايا الكفاءة العالية وحماية البيئة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأبحاث التطبيقية لألياف السليلوز النانوية تجعلها تتمتع بإمكانات كبيرة في صناعات الترشيح وحماية البيئة في المستقبل.

8. مجال الطاقة

كما اجتذبت الكتلة الحيوية السليلوزية الكثير من الاهتمام في مجال الطاقة. يمكن أن ينتج السليلوز طاقة متجددة مثل الإيثانول الحيوي والديزل الحيوي من خلال التحلل الحيوي والتخمير. وبالمقارنة مع الطاقة البتروكيماوية، فإن منتجات احتراق طاقة الكتلة الحيوية صديقة للبيئة نسبيًا وتتماشى مع مفهوم التنمية المستدامة. وتتحسن تكنولوجيا إنتاج الوقود الحيوي السليلوز تدريجيا، مما يوفر إمكانيات جديدة للطاقة النظيفة في المستقبل.

9. تطبيق تكنولوجيا النانو

تعتبر ألياف السليلوز النانوية (CNF) تقدمًا مهمًا في أبحاث السليلوز في السنوات الأخيرة. نظرًا لقوتها العالية وكثافتها المنخفضة وتوافقها الحيوي الجيد، فإنها تستخدم على نطاق واسع في مختلف المواد المركبة. يمكن أن تؤدي إضافة ألياف السليلوز النانوية إلى تحسين الخواص الميكانيكية للمواد المركبة بشكل كبير، وبالمقارنة مع المواد النانوية الأخرى، فإن ألياف السليلوز النانوية متجددة وقابلة للتحلل الحيوي، لذلك تتمتع بإمكانيات كبيرة في الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الاستشعار والمزروعات الطبية والمواد عالية الأداء.

10. تكنولوجيا الطباعة و نفث الحبر

في تكنولوجيا الطباعة ونفث الحبر، يتم استخدام مشتقات السليلوز لتحسين سيولة وامتصاص الأحبار، مما يجعل تأثير الطباعة أكثر اتساقًا. في أحبار الطباعة النافثة للحبر، يمكن للسليلوز أن يجعل الألوان أكثر امتلاءً ووضوحًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لشفافية وقوة السليلوز تحسين جودة الورق المطبوع وتقليل انتشار الحبر، وبالتالي جعل المنتجات المطبوعة ذات جودة أعلى.

باعتباره مادة بوليمر طبيعية متجددة وقابلة للتحلل، أصبح السليلوز أحد المواد المهمة في التصنيع الحديث. يُظهر تطبيقه الواسع في مختلف المجالات تنوعه وحمايته للبيئة، ويعزز التحول الأخضر للعديد من الصناعات. في المستقبل، مع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا واختراق تكنولوجيا النانو السليلوز، سيكون تطبيق السليلوز أكثر تنوعا.