حقایق و کاربردهای سلولز
حقایق و کاربردهای سلولز
«سلولز» (Cellulose)، یک زنجیره بلند پلی‌ساکاریدی از زیرواحدهای گلوکز است که با پیوندهای بتا به یکدیگر متصل شده‌اند. این پلیمر کربوهیدراتی، فراوان‌ترین ترکیب آلی در کل جهان به شمار می‌رود. در دیواره سلولی گیاهان سبز، تمامی بافت دیواره اولیه، و بخش عمده‌ای از دیواره ثانویه، از سلولز تشکیل شده است. ترکیب دیگری که در تشکیل دیواره ثانویه دخالت دارد، لیگنین است که همراه با سلولز، لیگنوسلولز را تشکیل می‌دهد.
تاریخچه
آنسلم پین (Anselme Payen)، شیمی‌دان فرانسوی، در سال ۱۸۳۸ موفق به کشف و جداسازی سلولز شد. وی همچنین فرمول شیمیایی آن را نیز به‌دست آورد. در ۱۸۷۰، سلولوئید، اولین پلیمر ترموپلاستیک با استفاده از سلولز ساخته شد. پس از آن بود که در سال‌های ۱۸۹۰ از سلولز در تولید ریون و سلوفان در ۱۹۱۲ استفاده شد. هرمان استاودینگر (Hermann Staudinger) موفق شد در ۱۹۲۰ ساختار شیمیایی این ماده را کشف کند. در ۱۹۹۲، کوبایاشی و شودا (Kobayashi and Shoda) با هم توانستند بدون استفاده از هر گونه آنزیم بیولوژیکی، سلولز تولید کنند.
کاربردهای سلولز
سلولز، تقریبا به شکل خالص خود در رشته‌های پنبه و به صورت ترکیب شده با لیگنین و همی‌سلولز در مواد گیاهی یافت می‌شود.
همانطورکه گفتیم، این پلیمر، جزء اصلی تشکیل دهنده کاغذ است و با پردازش‌های بیشتر می‌توان آن را به سلفون و ابریشم مصنوعی نیز تبدیل کرد. ترکیب دیگری که به تازگی از این مولکول مشتق شده است، مودال (Modal) نام دارد که از چوب درخت راش گرفته می‌شود.
در آزمایشگاه، سلولز به عنوان سوبسترای فاز جامد در کروماتوگرافی لایه نازک به کار می‌رود. کاربرد دیگر آن در تولید نیتروسلولز است که به نوبه خود در تهیه باروت استفاده می‌شود. ویسکوز، یکی از مهمترین مشتقات سلولزی است که از اوایل قرن 21 در صنعت پارچه‌بافی به کار گرفته شد.
تمام یا بخشی از گروه‌های هیدروکسیل موجود در سلولز، می‌توانند با ترکیبات شیمیایی مختلف واکنش دهند و مشتقات گوناگونی از این پلیمر را ایجاد کنند. در این میان، ترکیبات استری و اتری، از بیشترین میزان اهمیت برخوردارند. به طور کلی می‌توان گفت، انواع پلیمرهای سلولزی، منابع تجدیدپذیر زیستی به شمار می‌روند. اگرچه با روش‌های صنعتی فعلی، این امر عملا محقق نشده است.
استات و تری استات سلولز، دو استر مهم سلولزی هستند که به ترتیب، ماده اصلی فیلم و فیبر را تشکیل می‌دهند و کاربردهای متعددی در صنعت دارند. استات سلولز، یکی از ارزان‌ترین مشتقات این ترکیب است که در تولید ابزار، فریم عینک، عایق الکتریکی، مواد بسته‌بندی و محصولاتی از این دست مصرف می‌شود. نیتروسلولز، که یک استر غیرآلی سلولزی است، نخستین بار در تهیه ماده منفجره و همچنین ماده تشکیل‌دهنده فیلم به کار گرفته شد. این ترکیب، جزء ساختاریِ اولین پلاستیک به شمار می‌رود.
کاربردهای تجاری
استفاده‌ی اصلی سلولز در صنعت به تولید کاغذ بر می‌گردد و سلولز را با فرآیند کرافت از لیگنین جدا می‌سازند. از فیبرهای سلولزی در صنعت پارچه‌بافی نیز استفاده می‌شود. پنبه، کتان و سایر فیبرهای طبیعی را می‌توان به شکل مستقیم یا با پردازش به ریون تبدیل کرد. سلولز ریز‌بلورین و پودری به‌عنوان پرکننده دارو و افزاینده‌ی غذایی، امولسیفایر و تثبیت‌کننده به‌کار می‌برند. دانشمندان از سلولز در فرآیند صافش مایع و کروماتوگرافی لایه نازک استفاده می‌کنند. سلولز در مصالح ساختمانی و عایق الکترونیکی نیز کاربرد دارد. در مواد متداولی که در خانه‌ها استفاده می‌کنیم، نظیر فیلتر قهوه، اسکاج، چسب، قطره‌ی چشم، داروی ملین و پلاستیک نازک، نیز سلولز به‌کار رفته است. در حالی که سلولز گیاهان همواره سوختی مهم تلقی می‌شود، سلولز موجود در فضولات حیوانی را نیز می‌توان با پردازش به سوخت زیستی بوتانول تبدیل کرد.