تطبيقات السليلوز في مختلف المجالات

السليلوز هو مادة طبيعية تتمتع بتنوع واسع في الاستخدامات، حيث يُستخدم في إنتاج العديد من المنتجات مثل الورق، الوقود، الأقمشة، الإسفنج، الخشب، والنسيج النباتي.

استخدامات السليلوز

يُعتبر السليلوز من المواد الخام التجارية الأساسية، مما يجعله محور اهتمام في مجموعة متنوعة من الصناعات. ومن أبرز تطبيقاته نجد:

• تصنيع الورق: يتم عزل السليلوز من الخشب، ثم يُغسل اللب المتبقي ويُبيض.
  • بعد ذلك، يوضع السليلوز على شبكة اهتزازية لتجفيفه، ثم تؤخذ الألياف المتبقية وتجفف وتضغط وتُنعم، مما يؤدي إلى إنتاج الورق.
• ويُعتبر علماء الصين أول من توصلوا إلى طريقة إنتاج الورق بجودة عالية باستخدام السليلوز في القرن الأول الميلادي.

• إنتاج الأقمشة: تتشكل الألياف الليفية السليلوزية من بذور القطن، حيث تحتوي الألياف الخام على نحو 91% سليلوز.
  • يلزم تحويل هذه الألياف إلى خيوط لصنع الأقمشة.
  • كما يتم استخدام القطن والكتان وألياف طبيعية أخرى في إنتاج الأقمشة القابلة للتصنيع.

• في الصناعات الغذائية: يُستخدم السليلوز لزيادة نسبة الألياف في الأنظمة الغذائية، ويضاف إلى العديد من المنتجات الغذائية.
  • كما يُستخدم ضمن مواد حافظة للأجبان، كونه يُظهر خصائص مقاومة للتكتل.
  • ويُدخل السليلوز مطحون ودقيق التبلور في العديد من التطبيقات كمثبتات ومكثفات ومستحلبات للأغذية.

• في المواد المنزلية: يُستخدم السليلوز في تصنيع مجموعة متنوعة من المنتجات مثل المواد اللاصقة، مرشحات القهوة، المسهلّات، الإسفنج، أفلام التصوير وقطرات العين.
• في مجالات البناء: يُستخدم السليلوز في تصنيع الطلاءات المقاومة للرطوبة، بالإضافة إلى مواد البناء والعوازل الكهربائية.
• تطبيقات الوقود: يُستخدم السليلوز المُستخرج من النباتات كمصدر للوقود، وكذلك يُستعمل السليلوز المُستخرج من فضلات الحيوانات في إنتاج الوقود البيوتانول الحيوي.
• استخدامات متنوعة: مثل استخدم نترات السليلوز في الصناعات المتفجرة.
  • كما يتم دمجه مع الكافور لإنتاج مادة بلاستيكية تُعرف بالسليلويد، التي كانت تُستخدم في صناعة الأفلام المتحركة، ولكن تم الاستغناء عنها لمواد بلاستيكية حديثة وآمنة نظرًا لطبيعتها القابلة للاشتعال.
  • تم توظيف السليلوز أيضًا في ترشيح السوائل وفي تطبيقات الكروماتوغرافيا ذات الطبقة الرقيقة.

تعريف السليلوز

السليلوز (بالإنجليزية: Cellulose) هو نوع من الكربوهيدرات المركبة أو عديد السكاريد، يتكون من حوالي 3000 وحدة من الجلوكوز.

يعتبر العنصر الأساسي لبناء جدران الخلايا النباتية، حيث يمثل 33% من التركيب الخلوي للنباتات و50% من مكونات الخشب.

مصادر السليلوز الطبيعية

تتعدد المصادر الطبيعية للسليلوز، ومن أهمها:

• الألياف النباتية التي يُستخرج منها مليارات الأطنان سنويًا عبر عملية التركيب الضوئي.
• بعض الكائنات البحرية مثل الطحالب.
• السليلوز الكوني، لكن يُستخرج بكميات قليلة وبكلفة عالية من الفضاء.

مصادر السليلوز في النباتات

نظرًا لعدم قدرة أمعاء الإنسان على هضم السليلوز، يُنصح عادة بتناول النباتات الغنية بسليلوز مثل:

• النخالة.
• القمح.
• المكسرات بمختلف أنواعها.
• البقوليات.
• البازلاء، سواء كانت خضراء أو مجففة.
• الملفوف.
• التفاح.
• الكمثرى.
• الخضراوات الجذرية.

معلومات هامة حول السليلوز

إليكم بعض المعلومات الهامة عن السليلوز:

• يُعرف السليلوز كسكر عديد يشبه النشا، وموجود في كافة الأنسجة النباتية.
• يُعتبر واحدًا من أكثر المركبات الكيميائية شيوعًا في الطبيعة.
• رغم تصنيفه كنوع من السكريات، إلا أنه لا يمتاز بالحلاوة مثل بقية السكريات.
• من الخصائص الرئيسية للسليلوز أنه غير قابل للذوبان في الماء ولا يمكن نفاذه عبر أغشية الخلايا.
• تمت تسمية السليلوز بهذا الاسم من قبل أنسيلم باين في عام 1838.
• لا يمكن الحصول على السليلوز بشكل نقي.
• يطلق على السليلوز التجاري اسم R10 ويُقارن عمومًا بـ ألفا – سليلوز.
• يمثل السليلوز غذاءً مثاليًا للحيوانات العاشبة، حيث يتم هضمه بواسطة الكائنات الحية في قنواتها الهضمية.
• يمكن أيضًا هضمه لدى الحشرات بواسطة الكائنات الأولية الموجودة في أمعائها، مثل النمل الأبيض.

الخصائص الفيزيائية للسليلوز

يمتلك السليلوز عددًا من الخصائص الفيزيائية، نذكرها فيما يلي:

• يُعتبر السليلوز من المواد الصلبة البلورية ذات اللون الأبيض.
• يوجد بكثافة في جذوع الأشجار ويتركز في القطن بنسبة 98%، وهو أنقى أشكاله.
• السليلوز الخام لا طعم له ولا رائحة، ويتميز بإمكانية تحلله حيويًا.
• يمكن العثور على السليلوز في أجزاء متعددة من النبات مثل الأوراق، الساق، الجذور، وحتى الثمار.

الخصائص الكيميائية للسليلوز

إليكم أبرز الخصائص الكيميائية للسليلوز:

• يتكون السليلوز من سلسلة خطية مستقيمة من جزيئات الجلوكوز المرتبطة بواسطة روابط 1-4 بيتا جلايكوسيدية.
• على الرغم من صعوبة ذوبانه في الماء، إلا أنه يذوب في بعض المذيبات العضوية.
• ترتبط سلسلات السليلوز ببعضها البعض عبر روابط هيدروجينية، وتمتلك أليافًا سليلوزية قوية ومتينه.
• تحتوي كل سلسلة سليلوزية على آلاف جزيئات الجلوكوز.
• تبلغ الكتلة المولية للسليلوز حوالي 162.1406 جرام/مول، بينما تقدر الكثافة بنحو 1.5 جرام/سم³، وتصل درجة انصهاره تقريبًا إلى 260-270 درجة مئوية.