إنتاج المواد المتعددة المكونات من مواد سابقة غير تقليدية

بالإضافة إلى السلائف السليلوزية التقليدية النباتية، تتوفر مواد نفايات من صناعات النسيج (مثل الأقمشة المحبوكة، ولب القطن) وكذلك المنتجات المنزلية والمكتبية المستخدمة بانتظام (مثل أوراق النفايات المكتبية، ولب الورق، والمنسوجات المهملة، وما إلى ذلك) مجانًا تقريبًا، والتي يمكن استخدامها لتخليق مركبات السليلوز الكربوكسي ميثيل (CMCs). إن إنتاج CMC ومركباتها المختلفة لتطبيقات عديدة من هذه المواد المهملة يقلل من تكلفة الإنتاج ويلعب دورًا حيويًا في منع التلوث البيئي.

على سبيل المثال، لب القطن هو منتج نفايات من مصانع تنظيف القطن. في عام 1954، وجد Ott وآخرون أن حوالي 3-5٪ من ألياف القطن تُهدر كـ لب قطن، والذي يحتوي على نسبة عالية من السليلوز (أي حوالي 90٪) في حالته الخام. وبالتالي، يمكنهم تخليق درجات مختلفة من منتجات CMC لتطبيقات عديدة. قبل بضع سنوات، أفاد Jahan وآخرون (2007) بتخليق سهل لـ CMC قابل للذوبان في الماء من لب القطن أظهر قيمة DS ملحوظة مع لزوجة عالية. في دراسة أخرى، أفاد Hivechi وآخرون (2015) بعملية فعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة لتخليق CMC من لب القطن باستخدام الإشعاع فوق الصوتي والميكروويف الذي سهّل النهج التقليدي (أي الألكلة-الأثيرية) لإنتاج CMC.

قام Fakrul Alam و Mondal (2012) بتخليق السليلوز الكربوكسي ميثيل من الأقمشة المحبوكة، وهي مادة نفايات شائعة في جميع صناعات النسيج تقريبًا وتحتوي على نسبة عالية من بيتا-سليلوز (على سبيل المثال، 95-98٪). للتحقيق في تأثير خطوات الكربوكسي ميثيل المتعددة على جودة ودرجة CMC، أجرى المؤلفون سبع خطوات متتالية للكربوكسي ميثيل باستخدام نفس الظروف التجريبية والمواد الكيميائية المدرجة في المواد التكميلية (الجدول S2). أظهرت خطوات الكربوكسي ميثيل المتعددة للسليلوز الخام إنتاجية عالية (٪) من CMC، وقيمة DS، والوزن الجزيئي، والذوبان في الماء. وبشكل أكثر تحديدًا، في الكربوكسي ميثيل الأول، كانت قيمة DS وإنتاجية CMC التي تم الحصول عليها 0.91 و 360٪ فقط على التوالي. في المقابل، بعد تكرار العملية سبع مرات، وصلت هذه القيم إلى 2.84 و 1494٪ على التوالي.

في الآونة الأخيرة، قام Li وآخرون (2020) بتخليق CMC من أوراق النفايات المكتبية لتصنيع مادة قمعية للغبار قشرية صديقة للبيئة ومنخفضة التكلفة. ومع ذلك، قبل بضع سنوات، أظهر Joshi وزملاؤه (2015) جدوى تخليق CMC من أوراق النفايات المكتبية المختلطة بعد إزالة الحبر واللب. تجدر الإشارة إلى أن إزالة الحبر هي عملية قديمة لإعادة استخدام أوراق النفايات. تتم إزالة جزيئات الحبر من أسطح الألياف إما عن طريق طرق المعالجة الكيميائية مثل الغليان القلوي. تتم إزالة جزيئات الحبر المشتتة من معلقات الألياف عن طريق طريقة التعويم]. لذلك، يمكن استخدام آلاف الأطنان من الورق المهمل الذي يتم الحصول عليه يوميًا من مختلف المكاتب والصناعات كمادة أولية وفيرة لـ CMC. يجمع الجدول S2 في المواد التكميلية بعضًا من أبرز الأعمال البحثية الواعدة بناءً على تخليق CMCs من هذه المواد السليلوزية المهملة. لقد لخصنا جوهرها الهام بإيجاز.