Zelulosa polisakarido konplexua da, β-1,4-glukosidikoek lotura duten glukosiko unitate ugariz osatutakoa. Landareen zelulen hormen osagai nagusia da eta landare zelulen hormak egiturazko laguntza eta gogortasun sendoak ematen ditu. Zelulen kate molekular luzea eta kristalitate handia direla eta, egonkortasun eta altzairu sendoa du.
(1) Zelulosaren propietateak eta disolbatzeko zailtasunak
Zelulosak desegitea zailtzen duten propietate hauek ditu:
Kristalitate altua: zelulosa kate molekularrak hidrogeno-loturen eta van der waals-en indarren bidez eratzen da.
Polimerizazio maila altua: zelulosaren kate molekularraren luzera (hau da, zelulosa molekularraren luzera da), normalean ehunka eta milaka glukosako unitateetatik igarotzen da, eta horrek molekularen egonkortasuna areagotzen du.
Hidrogeno lotura sarea: hidrogeno bonuak oso daude eta zelulosa kate molekularren artean daude, eta disolbatzaile orokorrak suntsitu eta desegitea zailtzen da.
(2) Zelulosa disolbatzen duten erreaktiboak
Gaur egun, zelulosa modu eraginkorrean desegin dezaketen erreaktibo ezagunak hauek dira batez ere:
1. likido ionikoak
Likido ionikoak katioiko organikoek eta anio organikoek edo organikoek osatutako likidoak dira, normalean hegazkortasun txikian, egonkortasun termiko altuarekin eta doikuntza altuarekin. Likido ioniko batzuek zelulosa desegin dezakete eta mekanismo nagusia zelulosa kate molekularren arteko hidrogeno bonuak haustea da. Zelulosa disolbatzen duten likido ioniko arruntak honako hauek dira:
1-Butillimidazolium kloruroa ([BMIM] CL): likido ioniko honek zelulosa disolbatzen du zelulosan hidrogeno-loturekin elkarreraginez hidrogeno fidantzaren onarpenen bidez.
1-Etilia-3-metilimidazolio azetatoa ([EMIM] [AC]): likido ioniko honek zelulosa kontzentrazio altuak desegin ditzake baldintza nahiko arinak izanik.
2. Amine oxidatzaileen konponbidea
Dietilamina (DEA) eta kobre kloruroaren soluzio mistoa bezalako soluzio oxidatzaile gisa [CU (II) -mamonio soluzioa da], zelulosa desegin dezakeen disolbatzaile sistema sendoa da. Zelulosaren kristal egitura suntsitzen du oxidazioaren eta hidrogenoaren loturaren bidez, zelulosa kate molekularra leunagoa eta disolbagarriagoa bihurtuz.
3. litio kloruroa-dimethylacetamide (LICL-DMAC) sistema
Licl-DMAC (litio kloruroa-dimethylacetamide) sistema zelulosa disolbatzeko metodo klasikoetako bat da. Licl-ek hidrogeno bonuen lehiaketa sor dezake, horrela zelulosa molekulen arteko hidrogeno lotura sarea suntsitzen duen bitartean, DMAC disolbatzaile gisa, zelulosa kate molekulararekin ondo intera daiteke.
4. Azido hidroklorikoa / zinka kloruro irtenbidea
Azido hidroklorikoa / zinka kloruroaren irtenbidea zelulosa desegin dezakeen aurkitutako erreaktibo goiztiarra da. Zelulosa desegin dezake zinka kloruroaren eta zelulosaren kate molekularren arteko koordinazio-efektua osatuz, eta azido klorhidrikoa zelulosa molekulen arteko hidrogeno loturak suntsitzen dituena. Hala ere, irtenbide hau ekipoen oso korrosiboa da eta aplikazio praktikoetan mugatuta dago.
5. Entzima fibrinolitikoak
Entzima fibrinolitikoek (zelula adibidez) zelulosa disolbatzen dute zelulosaren deskonposizioa oligosakarido txikiagoetan eta monosakaridoetan deskonposizioa katalizatuta. Metodo honek biodegradazio eta biomasa bihurtzeko arloetan aplikazio ugari ditu, nahiz eta bere desegiteko prozesua ez da desegite kimikoa, baina biokatalisi bidez lortzen da.
(3) Zelulosaren disoluzioaren mekanismoa
Erreaktibo ezberdinek zelulosa disolbatzeko mekanismo desberdinak dituzte, baina, oro har, bi mekanismo nagusi egotzi dakizkieke:
Hidrogeno loturak suntsitzea: zelulosa kate molekularren arteko hidrogeno-loturak suntsitzea hidrogeno fidantza lehiakorraren bidez edo elkarrekintza ionikoaren bidez, disolbagarria bihurtuz.
Kate erlaxazio molekularra: zelulosa kate molekularren leuntasuna handitzea eta kate molekularren kristalinitatea murrizten da bitarteko fisiko edo kimikoen bidez, disolbatzaileetan disolbatu ahal izateko.
(4) Zelulosaren disoluzioaren aplikazio praktikoak
Zelulosaren disoluzioak aplikazio garrantzitsuak ditu eremu askotan:
Zelulosa eratorriak prestatzea: zelulosa desegin ondoren, kimikoki alda daiteke zelulosa eterrak, zelulosa esterrak eta bestelako eratorriak prestatzeko, elikagaietan, medikuntzan, estaldurak eta bestelako zelaietan oso erabiliak direnak.
Zelulosa oinarritutako materialak: disolbatutako zelulosa erabiliz, zelulosa nanofibrak, zelulosako mintzak eta bestelako materialak prestatu daitezke. Material horiek propietate mekaniko onak eta biokompatibilitatea dituzte.
Biomasaren energia: zelulosa desegin eta degradatuz, biohanolak bezalako bioerregaiak ekoizteko azukre hartz bihur daiteke, energia berriztagarrien garapena eta erabilera lortzen laguntzen duena.
Zelulosaren disoluzioa mekanismo kimiko eta fisiko anitzetako prozesu konplexua da. Likido ionikoak, amino oxidatzaileen soluzioak, Licl-DMAC sistemak, azido klorhidrikoa / zinka kloruro irtenbideak eta zelulitiko entzimak zelulosa disolbatzeko eragile eraginkorrak dira gaur egun. Agente bakoitzak bere disoluzio mekanismo eta aplikazioen eremua du. Zelulosaren disoluzio mekanismoaren sakontasun sakonarekin, uste da desegiteko metodo eraginkorragoak eta ingurumena errespetatzen direla metodoak garatuko direla, zelulosa erabiltzeko eta garatzeko aukera gehiago eskainiz.
Ordua: 2012-09-09 uzt