Geleneksel Olmayan Ön Madde Malzemelerinden CMC Üretimi

Geleneksel bitki bazlı selülozik öncüllerin yanı sıra, tekstil endüstrilerinin bazı atık malzemeleri (örneğin, örgü paçavra, pamuk linterleri) ve düzenli olarak kullanılan ev ve ofis ürünleri (örneğin, ofis atık kağıtları, kağıt çamuru, atık tekstiller vb.) neredeyse ücretsiz olarak temin edilebilir ve CMC sentezi için kullanılabilir. Bu atık malzemelerden çok sayıda uygulama için CMC ve çeşitli kompozitlerinin üretimi, üretim maliyetini düşürür ve çevresel kirliliğin önlenmesinde hayati bir rol oynar.

Örneğin, pamuk linterleri pamuk temizleme fabrikalarının bir atık ürünüdür. 1954 yılında Ott ve ark. pamuk liflerinin yaklaşık %3-5'inin pamuk linterleri olarak boşa gittiğini ve ham hallerinde yüksek oranda selüloz (%90 civarında) içerdiğini bulmuşlardır. Bu nedenle, çok sayıda uygulama için farklı derecelerde CMC ürünleri sentezleyebilirler. Birkaç yıl önce Jahan ve ark. (2007), pamuk linterlerinden, yüksek viskoziteli ve kayda değer bir DS değerine sahip, suda çözünür CMC'nin kolay bir sentezini bildirmişlerdir. Başka bir çalışmada Hivechi ve ark. (2015), CMC üretiminin geleneksel yaklaşımını (yani, alkilasyon-eterifikasyon) kolaylaştıran, pamuk linterlerinden ultrasonik ve mikrodalga radyasyon kullanarak CMC sentezi için uygun maliyetli, çevre dostu bir süreç bildirmişlerdir.

Fakrul Alam ve Mondal (2012), neredeyse tüm tekstil endüstrilerinin yaygın bir atık malzemesi olan ve yüksek oranda β-selüloz (%95-98) içeren örgü paçavradan karboksimetil selüloz sentezlemişlerdir. CMC kalitesi ve derecesi üzerindeki çoklu karboksimetilasyon adımlarının etkisini araştırmak için, yazarlar Ek Materyallerde (Tablo S2) listelenen aynı deneysel koşulları ve kimyasalları kullanarak art arda yedi adımlı karboksimetilasyon gerçekleştirmişlerdir. Ham selülozun çoklu karboksimetilasyon adımları, yüksek verim (%) CMC, DS, moleküler ağırlık ve su çözünürlüğü göstermiştir. Daha spesifik olarak, ilk karboksimetilasyonda elde edilen CMC'nin DS değeri ve verimi sırasıyla yalnızca 0.91 ve %360 idi. Buna karşılık, işlemi yedi kez tekrarladıktan sonra bu değerler sırasıyla 2.84 ve %1494'e ulaşmıştır.

Yakın zamanda Li ve ark. (2020), çevre dostu, düşük maliyetli bir kabuk tozu bastırıcı üretmek için ofis atık kağıtlarından CMC sentezlemişlerdir. Ancak, birkaç yıl önce Joshi ve arkadaşları (2015), mürekkep giderme ve hamurlaştırma işleminden sonra karışık ofis atık kağıtlarından CMC sentezinin fizibilitesini göstermişlerdir. Mürekkep gidermenin atık kağıtların yeniden kullanımı için eski bir işlem olduğunu belirtmek gerekir. Mürekkep parçacıkları, alkali kaynatma gibi kimyasal işlem yöntemleriyle lif yüzeylerinden uzaklaştırılır. Dağılmış mürekkep parçacıkları, yüzdürme yöntemiyle lif süspansiyonlarından uzaklaştırılır]. Bu nedenle, çeşitli ofis ve endüstrilerden günlük olarak elde edilen binlerce ton atık kağıt, bol miktarda CMC öncüsü olarak kullanılabilir. Ek Materyallerdeki Tablo S2, bu tür atık selülozik malzemelerden CMC sentezi temelinde en umut verici araştırma çalışmalarından bazılarını bir araya getirmektedir. Bunların ciddi özlerini kısaca özetledik.