Production de CMC à partir de précurseurs non conventionnels

Outre les précurseurs cellulosiques conventionnels d'origine végétale, certains déchets des industries textiles (par exemple, des chiffons tricotés, des linters de coton) ainsi que des produits ménagers et de bureau couramment utilisés (par exemple, des papiers de bureau usagés, de la boue de papier, des textiles usagés, etc.) sont disponibles presque gratuitement, ce qui peut être utilisé pour la synthèse de CMC. La production de CMC et de ses divers composites pour de nombreuses applications à partir de ces déchets réduit le coût de production et joue un rôle vital dans la prévention de la pollution environnementale.

Par exemple, les linters de coton sont un produit de déchet des usines de nettoyage du coton. En 1954, Ott et al. ont constaté qu'environ 3 à 5 % des fibres de coton sont perdues sous forme de linters de coton, qui contiennent un pourcentage élevé de cellulose (soit environ 90 %) à l'état brut. Par conséquent, ils peuvent synthétiser différents grades de produits CMC pour de nombreuses applications. Il y a quelques années, Jahan et al. (2007) ont rapporté une synthèse facile de CMC soluble dans l'eau à partir de linters de coton qui a démontré une valeur DS appréciable avec une viscosité élevée. Dans une autre étude, Hivechi et al. (2015) ont rapporté un procédé rentable et respectueux de l'environnement pour la synthèse de CMC à partir de linters de coton utilisant des rayonnements ultrasoniques et micro-ondes qui a facilité l'approche conventionnelle (c'est-à-dire l'alkylation-éthérification) de la production de CMC.

Fakrul Alam et Mondal (2012) ont synthétisé de la cellulose carboxyméthylée à partir de chiffons tricotés, qui est un déchet courant de presque toutes les industries textiles et contient un pourcentage élevé de β-cellulose (par exemple, 95-98 %). Pour étudier l'effet de multiples étapes de carboxyméthylation sur la qualité et le grade du CMC, les auteurs ont effectué sept étapes consécutives de carboxyméthylation en utilisant les mêmes conditions expérimentales et les mêmes produits chimiques que ceux listés dans les Matériaux Supplémentaires (Tableau S2). Les étapes multiples de carboxyméthylation de la cellulose brute ont démontré un rendement élevé (%) de CMC, un DS, un poids moléculaire et une solubilité dans l'eau. Plus précisément, lors de la première carboxyméthylation, la valeur DS et le rendement de CMC obtenus n'étaient que de 0,91 et 360 %, respectivement. En revanche, après avoir répété le processus sept fois, ces valeurs ont atteint respectivement 2,84 et 1494 %.

Récemment, Li et al. (2020) ont synthétisé du CMC à partir de papiers de bureau usagés pour fabriquer un suppresseur de poussière de croûte écologique et peu coûteux. Cependant, quelques années auparavant, Joshi et ses collaborateurs (2015) ont démontré la faisabilité de la synthèse de CMC à partir de mélanges de papiers de bureau usagés après désencrage et mise en pâte. Il convient de mentionner que le désencrage est un procédé ancien de réutilisation des papiers usagés. Les particules d'encre sont éliminées des surfaces des fibres soit par des méthodes de traitement chimique telles que l'ébullition alcaline. Les particules d'encre dispersées sont éliminées des suspensions de fibres par la méthode de flottation]. Ainsi, des milliers de tonnes de papier usagé obtenues quotidiennement dans divers bureaux et industries peuvent être utilisées comme précurseur abondant de CMC. Le Tableau S2 des Matériaux Supplémentaires rassemble certains des travaux de recherche les plus prometteurs basés sur la synthèse de CMC à partir de tels matériaux cellulosiques usagés. Nous avons résumé leurs essences graves en bref.