Celuloză

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Celuloză
Celuloză
Celuloză
Denumiri alternative
---
numar CAS 9004-34-6
Caracteristici generale
Compoziţie polimer format din subunități de glucoză
Aspect solid cristalin alb
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (g / cm 3 , în cs ) 1.5
Informații de siguranță

Expresii R : R ---
Fraze S : S --- [1]

Celuloza este una dintre cele mai importante polizaharide . Este un polimer, adică este alcătuit dintr-un număr mare de molecule de glucoză unite datorită unei legături care ia numele de glicozidic.

Molecula este conținută în principal în plante .

Lanțul polimeric nu este ramificat.

Structura

Celuloză dintr-un țesut la microscop

Lanțurile sunt dispuse paralel între ele și sunt legate între ele prin intermediul legăturilor de hidrogen , formând fibrile, lanțuri foarte lungi, greu de dizolvat.

Lanțuri de celuloză.jpg

Aceste fibrile sunt localizate foarte ordonate până la atingerea unei structuri cristaline .

Lanțuri celulozice.jpg

Partea cristalină este hidrofobă, adică nu absoarbe apa și, prin urmare, pentru a obține un produs hidrofil (cum ar fi bumbacul comun) este necesar să supunem celuloza unui set de tratamente numite mercerizare , numite după chimistul textil englez și industrialul John Mercer care a conceput procesul în 1844 și l-a brevetat în 1851 .

Aproximativ jumătate din pereții celulari ai plantelor sunt alcătuite din celuloză , dar bumbacul , de exemplu, este aproape 100% celuloză .

Celuloza este hidrolizată , în anumite condiții, în dizaharidă celobioză care ulterior este hidrolizată în glucoză .

În intestinul uman, acest proces hidrolitic nu are loc deoarece lipsesc enzimele pentru a sparge legătura glicozidică β (1 → 4). Pe de altă parte, în pădurea rumegătoarelor și în caecul erbivorelor monogastrice (ecvidee), există numeroase bacterii și protozoare simbiotice care transformă legătura β într-o legătură α, care poate fi tăiată de toate animalele.

Economia celulozei

Celuloza este importantă din punct de vedere comercial prin faptul că din aceasta derivă numeroși derivați: diacetat de celuloză , utilizat de exemplu în producția de rame pentru ochelari sau pentru a face piepteni; raionul se obține din celuloză într-o soluție de hidroxid de sodiu și sulfură de carbon, celofanul poate fi obținut cu aceeași metodă. Alte produse sunt hârtia și viscoza .

Din celuloză este posibil să se obțină un alt produs important cu o valoare comercială ridicată, nanoceluloză , care are multe aplicații industriale ( biomedicină , clădiri ecologice , industria petrolului și gazelor ).

Diferitele grupuri constitutive ale celulozei pot reacționa cu acidul azotic pentru a da azotat de celuloză (un exploziv cunoscut sub numele de „ bumbac fulminant ” sau „ fulminant ”). Numele de celuloză a fost introdus în 1839 de Anselme Payen , profesor francez de chimie aplicată. Celuloza este unul dintre mulți polimeri găsiți în natură. Celuloza este o fibră excelentă. Bumbacul și cânepa sunt formate din celuloză fibroasă.

Extractia chimica si obtinerea pastei chimice

Procesele chimice vizează dizolvarea ligninei în faza apoasă acidă sau alcalină și separarea acesteia de celuloza insolubilă.

Compoziția chimică depinde de compoziția lemnului utilizat; randamentul este influențat de diverși factori, inclusiv tipul de lemn, tehnicile de prelucrare și procesul de obținere a acestuia. Poate ajunge la 90-95%. Aspect: mănunchiuri de fibre cu lungime variabilă, fragmente de fibre și fibre izolate; consum de energie: aproximativ 12 kcal / tonă de paste;

Fibre de celuloză

După prelucrarea părților lemnoase ale unui copac, se obține pastă de celuloză . Se compune în principal din celuloză și, într-o măsură mai mică, prin prelucrarea subproduselor și a componentelor lemnului original. Diferă de pulpa de lemn pentru cantitatea mai mare de celuloză și prezența mai mică a altor compuși originari din lemn (cum ar fi lignina).

Calitatea pastelor

O pastă cu un conținut ridicat de lignină dă naștere hârtiei cu rezistență scăzută la îmbătrânire și supusă îngălbenirii datorită prezenței legăturilor duble. Această pastă mai ieftină este utilizată pentru ziare, cutii de carton și alte articole de hârtie de zi cu zi.

Cea mai valoroasă celuloză, numită celuloză chimică, permite obținerea hârtiei de calitate superioară, folosită de exemplu pentru revistele lucioase sau pentru alte utilizări precum ambalarea alimentelor.

Producerea pastei de celuloză

Lemnul este format din:

Celuloza și hemicelulozele alcătuiesc fibrele lemnoase, în timp ce lignina este inter-fibra care le menține împreună. Astăzi, majoritatea industriilor utilizează ca materie primă celuloză produsă în altă parte (și posibil hârtie reciclată).

Pulpa este obținută din lemn prin diferite procese. În toate cazurile plecăm de la trunchiul de lemn sau de la așchii , bucăți de lemn obținute din subprodusele prelucrării lemnului. Ori de câte ori trunchiurile întregi sunt prelucrate, după decojire, acestea sunt despicate sau măcinate, reducând lemnul la o dimensiune adecvată pentru următoarele procese. Cele trei lanțuri principale de producție de celuloză sunt ciclul sulfatului (aproximativ 80%), ciclul sulfitului și ciclul semi-chimic.

Pastele chimice: procesul Kraft

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: procesul Kraft .

Lignina este defibrată chimic (cu sodă caustică și sulfură de sodiu) și selectiv, lăsând intacte fibrele de celuloză: se obține o pastă maro care necesită multe gradine, dar hârtia finală este foarte rezistentă ( kraft , care în limba germană înseamnă tărie ). Procesul are dezavantaje de mediu (sulful generează mirosul ouălor putrede și există multe deșeuri apoase) și randament (doar 50% din lemn este transformat în celuloză, chiar dacă o mulțime de deșeuri sunt arse și energie recuperată).

Pastele chimice: proces sulfit

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Procesul de sulfit .

Pastele chimice: procesul de sodă

Pastele mecanice ( pulparea lemnului de pământ )

Lignina este defibrată cu o mărunțire mecanică ( măcinare ) și fibrele celulozice sunt eliberate, dar și parțial deteriorate: hârtia produsă este mai puțin rezistentă și este utilizată în general pentru hârtie de ziar, directoare telefonice etc. Procesul are avantaje de randament (95% din lemn se transformă în celuloză), dar necesită multă energie mecanică.

Pastele semi-chimice (CTMP)

Procesul de formare a pastei este intermediar: lemnul este tratat chimic și ulterior abur și tratat mecanic ( Chemo Thermo Mechanical Pulping ). Hârtia produsă este mai puternică decât cea obținută din celuloză mecanică și poate fi utilizată pentru a produce hârtii acoperite.

Abordarea biologică

De la mijlocul secolului al XX-lea , s-au făcut eforturi academice și private (în special din țările scandinave și americane) pentru a îmbunătăți procesele de extracție a pastei, făcându-le mai ecologice. Cele mai recente descoperiri indică înlocuirea substanțelor chimice cu bacterii și tratamentul de albire cu oxigen în prezența catalizatorilor.

Ceriporiopsis subvermispora ciuperca este inoculată în pastă de lemn , în anumite condiții, datorită care atacă lignina și rupe obligațiunile pe care le leaga de celuloza, generând o biopulp după câteva săptămâni, similare , dar de o calitate mai mare decât pastă de lemn, și cu costuri mai mici. Ulterior, biopolpa este decolorată chimic cu oxigen și un catalizator de tip cu osimetali (de exemplu Na 7 [SiV 2 W 10 O 40]) sau prin biochimie cu o xilanază a bacteriei hipertermofile [2] .

Notă

  1. ^ Sigma Aldrich; rev. din 12.11.2012
  2. ^ MB Brennan, Chem. Eng. News , 23 martie 1998, p. 39

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 12269 · GND (DE) 4147454-5 · NDL (EN, JA) 00.570.674