In quanto composto polimerico naturale, la cellulosa ha una vasta gamma di applicazioni in ambito manifatturiero. Deriva principalmente dalle pareti cellulari delle piante ed è uno dei composti organici più abbondanti sulla Terra. La cellulosa è stata ampiamente utilizzata nella produzione di carta, tessuti, materie plastiche, materiali da costruzione, medicina, industria alimentare e altri settori industriali grazie alla sua struttura molecolare unica, alla sua degradabilità ecocompatibile e alle eccellenti proprietà fisiche e chimiche.
1. Industria cartaria
L'industria cartaria è il principale campo di applicazione della cellulosa. Le fibre vegetali possono essere trasformate in polpa dopo un trattamento meccanico o chimico. La cellulosa, componente principale di questo processo, conferisce resistenza e durevolezza. Nel processo di fabbricazione della carta, l'assorbimento d'acqua, la scorrevolezza e la resistenza alla trazione della carta possono essere controllate aggiungendo additivi chimici e utilizzando diverse combinazioni di fibre. L'avvento della carta riciclata sottolinea ulteriormente la sostenibilità e la riciclabilità della cellulosa, rendendola più vantaggiosa per i materiali ecocompatibili.
2. Industria tessile
Le fibre di cellulosa (come il cotone) sono ampiamente utilizzate nella produzione di tessuti come materie prime di base dell'industria tessile. Le fibre di cotone contengono oltre il 90% di cellulosa, che le rende morbide, igroscopiche, traspiranti e dotate di altre eccellenti proprietà, adatte alla produzione di vari tipi di abbigliamento. Negli ultimi anni, le fibre di cellulosa possono essere trattate chimicamente per formare fibre di cellulosa rigenerata come le fibre di viscosa e le fibre di modal, ampliando ulteriormente l'applicazione della cellulosa nell'industria tessile. Queste fibre non sono solo morbide e confortevoli, ma presentano anche buone proprietà antibatteriche e biodegradabili.
3. Bioplastiche e materiali biodegradabili
La cellulosa può essere utilizzata per produrre plastiche biodegradabili nell'industria delle materie plastiche, una delle principali direzioni di ricerca per risolvere il problema dell'"inquinamento bianco". Trasformando la cellulosa in acetato di cellulosa o etere di cellulosa, può essere utilizzata per produrre pellicole, stoviglie, ecc. in plastica ecologica. Questi materiali presentano un'elevata stabilità chimica e proprietà fisiche e sono facili da degradare nell'ambiente naturale, riducendo l'impatto dei rifiuti plastici sull'ambiente.
4. Materiali da costruzione
Nel settore edile, la cellulosa è ampiamente utilizzata per produrre pannelli in fibrocemento, pannelli in gesso rinforzato con fibre e materiali isolanti termici. La combinazione di fibre di cellulosa con altri materiali può aumentarne la resistenza agli urti, la resistenza alla trazione e migliorare l'isolamento termico e acustico. Ad esempio, il materiale isolante termico in cellulosa è un materiale isolante ecologico. Iniettando polvere o particelle di cellulosa nelle pareti di un edificio, è possibile isolare e ridurre efficacemente il rumore, e le sue proprietà naturali anti-insetto lo rendono più ampiamente utilizzato in edilizia.
5. Industria alimentare e farmaceutica
I derivati della cellulosa come la carbossimetilcellulosa (CMC) e la metilcellulosa (MC) trovano importanti applicazioni anche nell'industria alimentare e farmaceutica. La carbossimetilcellulosa è ampiamente utilizzata come addensante, stabilizzante ed emulsionante negli alimenti, mentre la metilcellulosa viene spesso utilizzata come disintegrante nelle compresse grazie alla sua buona adesività e biocompatibilità. Inoltre, la cellulosa può essere aggiunta agli alimenti come fibra alimentare per contribuire a migliorare la salute intestinale.
6. Industria cosmetica
La cellulosa è spesso utilizzata come addensante e stabilizzante nei cosmetici. Ad esempio, la comune carbossimetilcellulosa e la cellulosa microcristallina possono aumentare la viscosità e la stabilità dei cosmetici ed evitare la stratificazione degli ingredienti. Inoltre, la degradabilità e la non tossicità della cellulosa la rendono adatta all'uso in prodotti detergenti, prodotti per la cura della pelle e cosmetici.
7. Materiali e materiali filtranti ecocompatibili
Grazie alla sua struttura porosa e al buon assorbimento, la cellulosa viene sempre più utilizzata nei materiali filtranti. Le membrane e le nanofibre di cellulosa vengono utilizzate nella filtrazione dell'aria, nel trattamento delle acque e nel trattamento delle acque reflue industriali. I materiali filtranti in cellulosa non solo rimuovono le particelle sospese, ma assorbono anche sostanze nocive, con i vantaggi di un'elevata efficienza e di una maggiore tutela ambientale. Inoltre, la ricerca applicativa sulle nanofibre di cellulosa ne attribuisce un grande potenziale per i futuri settori della filtrazione e della tutela ambientale.
8. Campo energetico
Anche la biomassa cellulosica ha attirato grande attenzione nel settore energetico. La cellulosa può produrre energia rinnovabile come bioetanolo e biodiesel attraverso la biodegradazione e la fermentazione. Rispetto all'energia petrolchimica, i prodotti della combustione della biomassa sono relativamente ecocompatibili e in linea con il concetto di sviluppo sostenibile. La tecnologia di produzione del biocarburante cellulosico sta gradualmente migliorando, offrendo nuove possibilità per l'energia pulita in futuro.
9. Applicazione della nanotecnologia
Le nanofibre di cellulosa (CNF) rappresentano un importante progresso nella ricerca sulla cellulosa degli ultimi anni. Grazie alla loro elevata resistenza, bassa densità e buona biocompatibilità, sono ampiamente utilizzate in vari materiali compositi. L'aggiunta di nanofibre di cellulosa può migliorare significativamente le proprietà meccaniche dei materiali compositi e, rispetto ad altri nanomateriali, le nanofibre di cellulosa sono rinnovabili e biodegradabili, quindi hanno un grande potenziale in dispositivi elettronici, sensori, impianti medicali e materiali ad alte prestazioni.
10. Tecnologia di stampa e a getto d'inchiostro
Nella stampa e nella tecnologia a getto d'inchiostro, i derivati della cellulosa vengono utilizzati per migliorare la fluidità e l'assorbimento degli inchiostri, rendendo l'effetto di stampa più uniforme. Negli inchiostri per la stampa a getto d'inchiostro, la cellulosa può rendere i colori più pieni e nitidi. Inoltre, la trasparenza e la resistenza della cellulosa possono migliorare la qualità della carta stampata e ridurre la diffusione dell'inchiostro, rendendo così i prodotti stampati di qualità superiore.
In quanto materiale polimerico naturale rinnovabile e degradabile, la cellulosa è diventata uno dei materiali più importanti nella produzione moderna. La sua ampia applicazione in diversi settori dimostra la sua versatilità e la sua attenzione alla tutela dell'ambiente, promuovendo la trasformazione ecologica di molti settori. In futuro, con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia e l'avvento della nanotecnologia della cellulosa, le applicazioni della cellulosa saranno ulteriormente diversificate.
Data di pubblicazione: 01-11-2024