സെല്ലുലോസിനെ ലയിപ്പിക്കുന്ന റീജൻ്റ് എന്താണ്?

β-1,4-ഗ്ലൈക്കോസിഡിക് ബോണ്ടുകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള നിരവധി ഗ്ലൂക്കോസ് യൂണിറ്റുകൾ ചേർന്ന സങ്കീർണ്ണമായ പോളിസാക്രറൈഡാണ് സെല്ലുലോസ്. ഇത് സസ്യകോശ ഭിത്തികളുടെ പ്രധാന ഘടകമാണ്, കൂടാതെ ചെടിയുടെ കോശഭിത്തികൾക്ക് ശക്തമായ ഘടനാപരമായ പിന്തുണയും കാഠിന്യവും നൽകുന്നു. നീണ്ട സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രാ ശൃംഖലയും ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയും കാരണം ഇതിന് ശക്തമായ സ്ഥിരതയും ലയിക്കാത്തതുമാണ്.

(1) സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഗുണങ്ങളും ലയിക്കുന്നതിലെ ബുദ്ധിമുട്ടും

സെല്ലുലോസിന് ഇനിപ്പറയുന്ന ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അത് അലിഞ്ഞുപോകുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു:

ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി: സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രാ ശൃംഖലകൾ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകളും വാൻ ഡെർ വാൽസ് ശക്തികളും മുഖേന ഒരു ഇറുകിയ ലാറ്റിസ് ഘടന ഉണ്ടാക്കുന്നു.

ഉയർന്ന അളവിലുള്ള പോളിമറൈസേഷൻ: സെല്ലുലോസിൻ്റെ പോളിമറൈസേഷൻ്റെ അളവ് (അതായത് തന്മാത്രാ ശൃംഖലയുടെ നീളം) ഉയർന്നതാണ്, സാധാരണയായി നൂറുകണക്കിന് മുതൽ ആയിരക്കണക്കിന് ഗ്ലൂക്കോസ് യൂണിറ്റുകൾ വരെയാണ്, ഇത് തന്മാത്രയുടെ സ്ഥിരത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് ശൃംഖല: സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രാ ശൃംഖലകൾക്കിടയിലും അതിനകത്തും ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ വ്യാപകമായി കാണപ്പെടുന്നു, ഇത് പൊതുവായ ലായകങ്ങളാൽ നശിപ്പിക്കപ്പെടാനും ലയിപ്പിക്കാനും പ്രയാസമാക്കുന്നു.

(2) സെല്ലുലോസ് അലിയിക്കുന്ന റിയാക്ടറുകൾ

നിലവിൽ, സെല്ലുലോസിനെ ഫലപ്രദമായി അലിയിക്കാൻ കഴിയുന്ന അറിയപ്പെടുന്ന റിയാക്ടറുകളിൽ പ്രധാനമായും ഇനിപ്പറയുന്ന വിഭാഗങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു:

1. അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങൾ

ഓർഗാനിക് കാറ്റേഷനുകളും ഓർഗാനിക് അല്ലെങ്കിൽ അജൈവ അയോണുകളും ചേർന്ന ദ്രാവകങ്ങളാണ് അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങൾ, സാധാരണയായി കുറഞ്ഞ അസ്ഥിരത, ഉയർന്ന താപ സ്ഥിരത, ഉയർന്ന ക്രമീകരിക്കൽ എന്നിവ. ചില അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങൾക്ക് സെല്ലുലോസ് അലിയിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രാ ശൃംഖലകൾക്കിടയിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ തകർക്കുക എന്നതാണ് പ്രധാന സംവിധാനം. സെല്ലുലോസിനെ അലിയിക്കുന്ന സാധാരണ അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl): ഈ അയോണിക് ദ്രാവകം ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് സ്വീകരിക്കുന്നവർ വഴി സെല്ലുലോസിലെ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകളുമായി ഇടപഴകുന്നതിലൂടെ സെല്ലുലോസിനെ അലിയിക്കുന്നു.

1-Ethyl-3-methylimidazolium അസറ്റേറ്റ് ([EMIM][Ac]): ഈ അയോണിക് ദ്രാവകത്തിന് താരതമ്യേന സൗമ്യമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രത ലയിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.

2. അമിൻ ഓക്സിഡൻ്റ് ലായനി
ഡൈതൈലാമൈൻ (DEA), കോപ്പർ ക്ലോറൈഡ് എന്നിവയുടെ മിശ്രിത ലായനി പോലുള്ള അമിൻ ഓക്സിഡൻ്റ് ലായനിയെ [Cu(II)-അമോണിയം ലായനി] എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് സെല്ലുലോസിനെ അലിയിക്കാൻ കഴിയുന്ന ശക്തമായ ലായക സംവിധാനമാണ്. ഇത് സെല്ലുലോസിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയെ ഓക്സീകരണത്തിലൂടെയും ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗിലൂടെയും നശിപ്പിക്കുകയും സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രാ ശൃംഖലയെ മൃദുവും കൂടുതൽ ലയിക്കുന്നതുമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

3. ലിഥിയം ക്ലോറൈഡ്-ഡിമെഥിലസെറ്റാമൈഡ് (LiCl-DMAc) സിസ്റ്റം
LiCl-DMAc (ലിഥിയം ക്ലോറൈഡ്-ഡൈമെഥിലസെറ്റാമൈഡ്) സിസ്റ്റം സെല്ലുലോസ് അലിയിക്കുന്നതിനുള്ള ക്ലാസിക് രീതികളിൽ ഒന്നാണ്. LiCl ന് ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾക്കായി ഒരു മത്സരം സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, അതുവഴി സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് ശൃംഖല നശിപ്പിക്കും, അതേസമയം DMAc ഒരു ലായകമെന്ന നിലയിൽ സെല്ലുലോസ് മോളിക്യുലാർ ചെയിനുമായി നന്നായി സംവദിക്കാൻ കഴിയും.

4. ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് / സിങ്ക് ക്ലോറൈഡ് ലായനി
ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്/സിങ്ക് ക്ലോറൈഡ് ലായനി സെല്ലുലോസിനെ അലിയിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു നേരത്തെ കണ്ടെത്തിയ റിയാഗെൻ്റാണ്. സിങ്ക് ക്ലോറൈഡും സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രാ ശൃംഖലയും തമ്മിലുള്ള ഏകോപന പ്രഭാവം ഉണ്ടാക്കി സെല്ലുലോസിനെ ലയിപ്പിക്കാൻ ഇതിന് കഴിയും, കൂടാതെ സെല്ലുലോസ് തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകളെ നശിപ്പിക്കുന്ന ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡും. എന്നിരുന്നാലും, ഈ പരിഹാരം ഉപകരണങ്ങൾക്ക് വളരെ വിനാശകരമാണ്, പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ ഇത് പരിമിതമാണ്.

5. ഫൈബ്രിനോലിറ്റിക് എൻസൈമുകൾ
ഫൈബ്രിനോലൈറ്റിക് എൻസൈമുകൾ (സെല്ലുലേസുകൾ പോലുള്ളവ) സെല്ലുലോസിനെ ചെറിയ ഒലിഗോസാക്കറൈഡുകളിലേക്കും മോണോസാക്കറൈഡുകളിലേക്കും വിഘടിപ്പിക്കുന്നതിനെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ സെല്ലുലോസിനെ അലിയിക്കുന്നു. ഈ രീതിക്ക് ബയോഡീഗ്രേഡേഷൻ, ബയോമാസ് പരിവർത്തനം എന്നീ മേഖലകളിൽ വിപുലമായ പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്, എന്നിരുന്നാലും അതിൻ്റെ പിരിച്ചുവിടൽ പ്രക്രിയ പൂർണ്ണമായും കെമിക്കൽ ഡിസൊല്യൂഷനല്ല, മറിച്ച് ബയോകാറ്റലിസിസ് വഴിയാണ്.

(3) സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടൽ സംവിധാനം

സെല്ലുലോസ് അലിയിക്കുന്നതിന് വ്യത്യസ്ത റിയാക്ടറുകൾക്ക് വ്യത്യസ്ത സംവിധാനങ്ങളുണ്ട്, എന്നാൽ പൊതുവെ അവ രണ്ട് പ്രധാന സംവിധാനങ്ങളാൽ ആട്രിബ്യൂട്ട് ചെയ്യാം:
ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകളുടെ നാശം: സെല്ലുലോസ് മോളിക്യുലാർ ശൃംഖലകൾക്കിടയിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകളെ മത്സരാധിഷ്ഠിത ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് രൂപീകരണത്തിലൂടെയോ അയോണിക് ഇടപെടലിലൂടെയോ നശിപ്പിക്കുകയും അത് ലയിക്കുന്നതാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
മോളിക്യുലാർ ചെയിൻ റിലാക്സേഷൻ: സെല്ലുലോസ് മോളിക്യുലാർ ചെയിനുകളുടെ മൃദുത്വം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും തന്മാത്രാ ശൃംഖലകളുടെ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അങ്ങനെ അവയെ ലായകങ്ങളിൽ ലയിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.

(4) സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടലിൻ്റെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങൾ

സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടലിന് നിരവധി മേഖലകളിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്:
സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകൾ തയ്യാറാക്കൽ: സെല്ലുലോസ് അലിയിച്ചതിന് ശേഷം, സെല്ലുലോസ് ഈതറുകൾ, സെല്ലുലോസ് ഈസ്റ്ററുകൾ, മറ്റ് ഡെറിവേറ്റീവുകൾ എന്നിവ തയ്യാറാക്കാൻ ഇത് കൂടുതൽ രാസപരമായി പരിഷ്കരിക്കാം, ഇത് ഭക്ഷണം, മരുന്ന്, കോട്ടിംഗുകൾ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
സെല്ലുലോസ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വസ്തുക്കൾ: അലിഞ്ഞുപോയ സെല്ലുലോസ്, സെല്ലുലോസ് നാനോഫൈബറുകൾ, സെല്ലുലോസ് മെംബ്രണുകൾ, മറ്റ് വസ്തുക്കൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് തയ്യാറാക്കാം. ഈ വസ്തുക്കൾക്ക് നല്ല മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ബയോകമ്പാറ്റിബിലിറ്റിയും ഉണ്ട്.
ബയോമാസ് എനർജി: സെല്ലുലോസിനെ ലയിപ്പിച്ച് നശിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ വികസനവും ഉപയോഗവും കൈവരിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന ബയോഇഥനോൾ പോലുള്ള ജൈവ ഇന്ധനങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിനായി ഇത് പുളിപ്പിക്കാവുന്ന പഞ്ചസാരയായി മാറ്റാം.

ഒന്നിലധികം രാസ-ഭൗതിക സംവിധാനങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു സങ്കീർണ്ണ പ്രക്രിയയാണ് സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടൽ. അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങൾ, അമിനോ ഓക്‌സിഡൻ്റ് ലായനികൾ, LiCl-DMAc സിസ്റ്റങ്ങൾ, ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്/സിങ്ക് ക്ലോറൈഡ് സൊല്യൂഷനുകൾ, സെലോലൈറ്റിക് എൻസൈമുകൾ എന്നിവ സെല്ലുലോസ് അലിയിക്കുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ ഏജൻ്റുകളായി നിലവിൽ അറിയപ്പെടുന്നു. ഓരോ ഏജൻ്റിനും അതിൻ്റേതായ സവിശേഷമായ പിരിച്ചുവിടൽ മെക്കാനിസവും ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡും ഉണ്ട്. സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടൽ മെക്കാനിസത്തിൻ്റെ ആഴത്തിലുള്ള പഠനത്തിലൂടെ, കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമവും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവുമായ പിരിച്ചുവിടൽ രീതികൾ വികസിപ്പിക്കുമെന്ന് വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് സെല്ലുലോസിൻ്റെ ഉപയോഗത്തിനും വികാസത്തിനും കൂടുതൽ സാധ്യതകൾ നൽകുന്നു.