Produzione di CMC da materiali precursori non convenzionali

Oltre ai precursori cellulosici vegetali convenzionali, alcuni materiali di scarto delle industrie tessili (ad esempio, stracci a maglia, lanugine di cotone) così come prodotti domestici e per ufficio di uso comune (ad esempio, carte da ufficio di scarto, fanghi di carta, tessuti di scarto, ecc.) sono disponibili quasi gratuitamente, che possono essere utilizzati per la sintesi di CMC. La produzione di CMC e dei suoi vari compositi per numerose applicazioni da questi materiali di scarto riduce i costi di produzione e svolge un ruolo vitale nella prevenzione dell'inquinamento ambientale.

Ad esempio, la lanugine di cotone è un prodotto di scarto delle fabbriche di pulizia del cotone. Nel 1954, Ott et al. hanno scoperto che quasi il 3-5% delle fibre di cotone viene sprecato come lanugine di cotone, che contiene un'alta percentuale di cellulosa (cioè, circa il 90%) allo stato grezzo. Pertanto, possono sintetizzare diversi gradi di prodotti CMC per numerose applicazioni. Qualche anno fa, Jahan et al. (2007) hanno riportato una facile sintesi di CMC idrosolubile dalla lanugine di cotone che ha dimostrato un valore DS apprezzabile con alta viscosità. In un altro studio, Hivechi et al. (2015) hanno riportato un processo economico ed ecologico per la sintesi di CMC dalla lanugine di cotone utilizzando radiazioni ultrasoniche e a microonde che ha facilitato l'approccio convenzionale (cioè, alchilazione-eterificazione) della produzione di CMC.

Fakrul Alam e Mondal (2012) hanno sintetizzato cellulosa carbossimetilata dalla maglia a stracci, che è un materiale di scarto comune di quasi tutte le industrie tessili e contiene un'alta percentuale di β-cellulosa (ad esempio, 95-98%). Per indagare l'effetto di molteplici passaggi di carbossimetilazione sulla qualità e sul grado del CMC, gli autori hanno condotto sette passaggi consecutivi di carbossimetilazione utilizzando le stesse condizioni sperimentali e gli stessi prodotti chimici elencati nei Materiali Supplementari (Tabella S2). La carbossimetilazione multipla della cellulosa grezza ha dimostrato un'alta resa (%) di CMC, DS, peso molecolare e solubilità in acqua. Più specificamente, nella prima carbossimetilazione, il valore DS e la resa di CMC ottenuti erano solo 0,91 e 360%, rispettivamente. Al contrario, dopo aver ripetuto il processo sette volte, questi valori hanno raggiunto rispettivamente 2,84 e 1494%.

Recentemente, Li et al. (2020) hanno sintetizzato CMC da carte da ufficio di scarto per fabbricare un soppressore di polvere di crosta ecologico e a basso costo. Tuttavia, qualche anno prima, Joshi e i suoi collaboratori (2015) hanno dimostrato la fattibilità della sintesi di CMC da carte da ufficio miste dopo la disinchiostrazione e la spappolatura. Vale la pena menzionare che la disinchiostrazione è un processo antico per il riutilizzo delle carte da ufficio. Le particelle di inchiostro vengono rimosse dalle superfici delle fibre mediante trattamenti chimici come l'ebollizione alcalina. Le particelle di inchiostro disperse vengono rimosse dalle sospensioni di fibre mediante il metodo di flottazione]. Pertanto, migliaia di tonnellate di carta da ufficio ottenute quotidianamente da vari uffici e industrie possono essere utilizzate come un abbondante precursore di CMC. La Tabella S2 nei Materiali Supplementari raccoglie alcuni dei lavori di ricerca più promettenti basati sulla sintesi di CMC da tali materiali cellulosici di scarto. Abbiamo riassunto le loro essenze in breve.