“Rejenere Selülozik Elyaflar” Nedir?
Selüloz, çoğu bitkide doğal olarak bulunur ve dünyada en bol bulunan biyopolimerlerden biridir. Doğal pamuk, keten ve kenevir liflerinin ana bileşenidir. Aynı zamanda, tipik olarak odun hamuru besleme stoğu kullanan viskoz, liyosel ve kupro kimyasal elyaf eğirme işlemlerinde 'rayon' olarak da bilinen suni selülozik elyaflara dönüştürülür. Bu odun hamuru, kraft ve/veya sülfit hamurlaştırma işlemleri olarak bilinen köklü kimyasal işlemler kullanılarak üretilir. Bu süreçte, ahşapta bulunan doğal olarak oluşan lignin ve hemiselüloz biyopolimerlerini parçalamak ve saf selülozu serbest bırakmak için hidrojen sülfür gibi kimyasallar kullanılır.
Rejenere selülozik liflerin üretimindeki ana etki noktaları, özellikle viskon işleminde, odundan hamur üretimi ve lif eğirme işleminin kendisidir. Viskon işlemi sırasında tehlikeli kimyasalların kullanılması ile eski ve nesli tükenmekte olan ormanlardan odun hamurunun tedarik edilmesi de tedarik zincirinde ele alınması gereken kritik bir konudur.
Bu sorunlardan bazıları, örneğin daha temiz elyaf eğirme işlemlerine odaklanmak, alternatif hammaddeler kullanmak, geri dönüştürülmüş içerik kullanmak, kağıt hamuru sürecini iyileştirmek ve izlenebilirlik çözümlerini kullanmak gibi yeniliklerle çözülebilir.
Bu yazıda, suni selülozik elyaflardaki en umut verici yenilik alanlarından beşini ele alıyoruz.
Rejenere Elyaflar için Umut Veren Beş Sürdürülebilir Yenilik Alanı
1. Daha temiz elyaf eğirme prosesleri ve viskon alternatifleri
Bu teknolojiler, selülozu bir çözücü içinde doğrudan çözmek için fiziksel özelliklerden yararlanarak veya viskozun yapılma şekline benzer bir kimyasal reaksiyon yoluyla selülozu "sıvılaştırmak" için selülozu çözmek için daha temiz ve daha yeşil kimya kullanır. Sentetik selülozik lifler ile doğal lifler arasında bir yerde bulunan selüloz esaslı lifleri eğirmek için tamamen farklı bir mekanizma kullanan gelişen teknolojiler de vardır.
Mevcut Teknolojilere Alternatifler
İsveç merkezli TreeToTextile gibi şirketler, selülozu yeni çözücülerde, bu durumda su bazlı bir alkali çözücüde doğrudan çözerek hem viskon hem de pamuğa benzer özelliklere sahip yeni bir tür suni ipek elyafı üretiyor. Fin üniversitesi spinout İyon hücresi, atık pamuğu hammadde olarak da kullanabilen liyosele güçlü, hafif bir alternatif üretmek için yeni bir iyonik çözücü kullanan başka bir örnektir. Doğrudan çözündürme yaklaşımı izlenerek, bu işlemler, halihazırda en düşük etkiye sahip insan yapımı selülozik elyaflardan biri olarak kabul edilen liyosel işlemine benzerdir. Bu nedenle, her bir teknolojinin spesifik etki potansiyelinin liyosel ile karşılaştırıldığında ne olduğu görülecektir - viskoz ile karşılaştırma yapmak çok daha kolaydır. Bu teknolojilerin ticarileştirilmesi, ortaya çıkan liflerin özel estetik kalitesi tarafından yönlendirilecektir.
Çok daha eski ve "daha kirli" viskon işlemine alternatifler de mevcuttur. Infinited Fiber Company, selülozu viskoz işleminde kullanılan hidrojen sülfür yerine nispeten zararsız bir kimyasal olan üre ile değiştirerek selüloz karbamat oluşturur. Bundan sonra, selüloz karbamat, saf bir selüloz lifi bırakarak asidik bir su banyosuna döndürülür. İşlemin, viskozdan farklı olarak çok "pamuk benzeri" bir lif ürettiği söyleniyor.
Yeni Teknolojiler
Finli şirket Spinnova, tamamen su bazlı ve kimyasal gerektirmeyen benzersiz bir elyaf eğirme işlemi geliştiriyor. Herhangi bir kimyasal reaksiyon veya çözünme işlemi olmaksızın benzersiz bir tür selülozik elyafı döndürmek için sudaki odun hamurundan mikrofibrillenmiş selülozun özelliklerinden yararlanırlar. Viskon veya liyosel gibi suni ipek ile doğal pamuk arasında bir yerde bulunan bir lif üretir.
2. Hammadde olarak ahşaba alternatifler
Gıda ve tarım atıkları
Gıda ve tarımsal atıklarda bulunan selüloz, suni ipek lifi eğirme için hammadde olarak kullanılmak üzere ekstrakte edilebilir. Bu, her ikisi de düşük değerli bir atık ürünü değerlendirirken, odun kesme ve geleneksel hamurlaştırma talebini azaltır. Örneğin Orange Fiber, İtalya'nın kendi bölgesinde bol miktarda bulunan atık portakal kabuğundan selüloz küspesini çıkarır ve bu daha sonra geleneksel bir viskon elyafı üretmek için bir hammadde olarak kullanılır.
Yakın tarihli bir işbirliğinde, Tencel üreticisi Lenzing, Orange Fiber tarafından sağlanan portakal kabuklarından ve odun hamurundan elde edilen hamurlu bir liyosel lifi üretti. Örneğin buğday ve pirinç samanından, şeker kamışı küspesinden, şalgamdan ve diğer atık biyokütle hammaddelerinden selüloz çıkaran başka şirketler de var. Bu teknolojilerin başarılı bir şekilde ticarileştirilmesindeki kilit kriterler, atık biyokütleden çıkarılan selülozun verimi, kalitesi ve saflığıdır.
Bakteriyel Selüloz
Komagataeibacter xylinus (K. xylinus) gibi bazı bakteriler şekerle beslendiklerinde selüloz oluşturabilirler. Bu bakteriler geleneksel olarak hindistancevizi suyundan jöle benzeri Filipinli tatlı Nata de Coco'nun üretiminde kullanılmıştır. Bununla birlikte, aynı bakteriler, suni ve sentetik selülozik liflerin eğrilmesinde kullanılmak üzere selüloz üretmek için de kullanılabilir. Nanollose, organik atık kullanarak insan yapımı selülozik elyaf üretiminde kullanılmak üzere bakteriyel selüloz üretimini ticarileştiren bir şirkettir.
3. Daha iyi kağıt hamuru üretim süreçleri
Odun dışında bir biyokütle kaynağı kullanmanın yanı sıra, hamurlaştırma işleminin kendisinde de yenilik yapabiliriz. Kraft ve sülfit hamurlaştırmaya, daha az zararlı kimyasallar kullanan ve örneğin daha az enerji gerektiren daha yumuşak koşullar altında çalışan organosolv tipi işlemler gibi alternatifler vardır. Tarihsel olarak, bu alternatif kağıt hamuru teknolojilerinin ticarileştirilmesi zor olmuştur ve önemli bir zorluk, tarihsel olarak sülfit hamurlaştırma işleminden gelen "çözünür" dereceli hamur için gereken saflığa ulaşmaktır. Konvansiyonel hamurlaştırma prosesleri şu anda oldukça yerleşik ve yüksek düzeyde optimize edilmiştir, bu da bu teknolojilerin değiştirilmesini çok zorlaştırmaktadır. Bununla birlikte, dünya çapında Finlandiya'daki Chemopolis veya ABD'deki Green Whisper gibi bazı şirketler, bazıları alternatif hammaddelerle alternatif ve daha temiz kağıt hamuru proseslerini ticarileştirmeye çalışıyor.
4. Geri dönüştürülmüş pamuk içeriği
Geri dönüştürülmüş içeriği dahil etmenin en kolay yolu, tüketici öncesi veya sanayi sonrası pamuk atıklarının - bilinen kalite ve saflığa sahip endüstriyel artıklart - kullanımından gelir. Tencel markalı lyocell elyafın üreticisi Lenzing, Refibra adlı tüketici öncesi pamuk içeriğine sahip bir liyosel elyafı üretiyor ve Renewcell gibi şirketler, viskon eğirme ortakları Tangshan Sanyou ile birlikte geri dönüştürülmüş pamuk içeriğine sahip viskoz elyaflar üretmek için denimden tüketim sonrası pamuğu saflaştırdı. Birla Selüloz gibi diğer kağıt hamuru ve viskon elyaf şirketleri, geri dönüştürülmüş pamuk içerikli suni ipek elyafları ile takip ediyor.
Pamuktan MMCF'ye (rayon) geri dönüşüm proseslerinin çoğu için, pamuk kimyasal bir ön işleme tabi tutulur, ardından normalde viskon veya liyosel lifleri oluşturmak için kullanılan odun hamuru besleme stoğunun yerini alabilir. Temel avantaj, pamuğun zaten saf selüloz olması ve bu nedenle ahşabın enerji ve kimyasal yoğun hamur haline getirilmesini atlayarak yolun genel çevresel ayak izini azaltabilmesidir. Ancak, her zaman olduğu gibi, bu, geleneksel sistemin aksine karşılaştırılan spesifik geri dönüşüm sürecine bağlıdır.
Atık Pamuğa Yeni Bir Hayat: Circulose Elyaf yazımda şirketi ve H&M ortaklığını incelemiştim.
5. İzlenebilirlik çözümleri
Suni ve sentetik selülozik elyaf üretimi için ahşap besleme stoğunun kökenini izlemenin bir yolu, malzemenin kökenini kaynağına kadar takip eden izlenebilirlik çözümlerinin kullanılmasıdır.
Bu, örneğin eski veya nesli tükenmekte olan ormanlardan elde edilmeyen odun hamurunu tanımlamaya ve doğrulamaya yardımcı olur. Bunun için, DNA gibi fiziksel bir izleyici teknolojisi ile birlikte blok zinciri etkin izlenebilirlik çözümleri gibi dijital çözümleri düşünebiliriz. TextileGenesis gibi blok zinciri izlenebilirlik çözümleri, fiziksel tedarik zincirinin denetlenmesine ve izlenebilirliğine yardımcı olarak, tedarik zinciri ortakları arasındaki malzeme hareketinin doğrulanmasına olanak tanır.
Bununla birlikte, sahtekarlık ve hataların içeri sızması yine de mümkün olabilir, bu nedenle fiziksel izleyiciler, izleyicide yer alan bilgileri tarafından kullanılan izleyici veritabanıyla eşleştirerek bir malzemenin kökeninin bir laboratuvarda test edilmesinin bir yoludur. orijinal üreticiler.
Sentetik selülozik elyaf üretiminin sürdürülebilirliğini geliştirmek, tek bir yenilikle çözülebilecek bir şey değildir. Kaçınılmaz olarak, her yeni yenilik ve teknolojide dikkate alınması gereken birçok uyarı ve ödünleşim vardır ve çoğu durumda sürdürülebilirlik etkisi her zaman derinlemesine anlaşılmaz. Ekonomik fizibilite ve pazarın kabulü de dikkate alınması gereken kilit faktörlerdir ve uzun vadede hafife alınmamalıdır.
Bu makale, şu anda önemli olan genel yenilik alanlarına kısa bir genel bakış niteliğindedir ve her bir kilit yenilikçi veya yeniliğe ve her birinin olası etkisine ilişkin kapsamlı bir genel bakış niteliğinde değildir. Yalnızca bireysel yenilikler açısından değil, aynı zamanda uygulanmaları ve yaygınlaştırılmaları halinde daha geniş sistem üzerindeki zincirleme etkiler açısından yaşam döngüsü değerlendirmesiyle birlikte titiz bir analize ihtiyaç vardır.
Circucate, yeni materyallerin, kimyasal teknolojilerin ve diğer yeniliklerin hem sürdürülebilirlik etkisi (yaşam döngüsü değerlendirmesi yoluyla) hem de bunların pazar ve ekonomik fizibilitesi açısından kanıta dayalı, eleştirel analizini üstlenerek ve sağlayarak endüstriyi desteklemektedir.
REFERANS