السيليلوز البلوري المايكروميتري
نبذة
هو أجزاء بللورية (ذات أبعاد تقاس بمقدار واحد على مليون من المتر) من تجمعات سلاسل السلليلوز يتم إستخلاصها من المخلفات الورقية أو من أخشاب الأشجار أوالنباتات المعمرة وذلك بعمل تحلل مائى حامضى لفبرلات السلليلوز النقية بإستخدام حامض الهيدروكلوريك المخفف. وتعتبر وريقات نخيل التمر من أفضل المصادر لإنتاجه. ويتميز هذا النوع بأنه ذو درجة بلمرة أقل من 400, ويقل قطر 90% من حبيباته عن 5 ميكرون, بينما يتعدى قطر 10% من حبيباته قيمة ال 5 ميكرون.
الإستخدامات
هو المادة الرابطة الأفضل على الإطلاق لأقراص الدواء حيث تعطيها المتانة اللازمة بأقل قوة إنضغاط مباشر بدون إرتفاع لدرجة حرارة الدواء ومن ثم الحفاظ على التركيب الكيميائى للمواد الفعالة وخاصة الحساسة للحرارة منها كالفيتامينات. كما أنها تسهل من عمليات إمتصاص المادة الفعالة بالمعدة. ويستهلك قطاع الصناعات الدوائية كميات هائلة منها سنوياً لهذا الغرض
طرق الإنتاح
أولاً: إستخلاص الألياف السلليلوزية من وريقات نخيل التمر
تعتبر وريقات نخيل التمر من أفضل المصادر لإنتاج السلليلوز البللورى بصفة عامة سواء ميكرومترى أو نانومترى.
يتم جمع وريقات الجريد من تلك النامية بمحطة الأبحاث الزراعية بهدى الشام ثم يتم إستخلاص الألياف السلليلوزية منها كيميائياً بواسطة حمض كبريتيك مخفف (5% حجم/حجم) لمدة ساعة على درجة حرارة 100 ⁰م وصودا كاوية (1% وزن/حجم) أيضاً لمدة ساعة على 100 ⁰م ثم التبييض بمحلول فوق أكسيد الهيدروجين (5% حجم/حجم) أو صوديوم هيبوكلوريت (5% حجم/حجم) لمدة ساعة على 70 ⁰م. ثم يتم تجفيف الراسب السلليلوزى الناتج من وريقات النخيل بواسطة التجفيف الشمسى ثم تطحن ميكانيكياً.
الأجهزة والمعدات المستخدمة فى إنتاج السلليلوز البللورى المايكرومترى
مطحنة - ماكينة تحويل عجائن الورق لمستحلب سلليلوزى - خلاط كهربى - جهاز ترشيح السلليلوز تحت تفريغ – جهاز سخان شمسى لإنتاج كل من الماء الساخن اللازم لغسيل الألياف السلليلوزية والبخار اللازم لإنتاج الماء المقطر – أوعية ومضخات لنقل المياة - جهاز قياس التوصيل الكهربى للماء - نظام فحص بصرى رقمى لتقييم الألياف السلليلوزية.
السيليلوز البلوري النانوميتري
نبذة
هو أجزاء بللورية من تجمعات سلاسل السلليلوز يتم إستخلاصها من المخلفات الورقية أو من أخشاب الأشجار أوالنباتات المعمرة. وتعتبر وريقات نخيل التمر كذلك من أفضل المصادر لإنتاجه. ويتميز هذا النوع من السلليلوز البللورى بأنه ذو درجة بلمرة أعلى من 400 وتتعداها لتصل لعدة آلاف. ويتراوح قطر الحبيبات من 5 نانوميتر إلى 1 ميكرون.
الإستخدامات
1. يدخل فى صناعات البلاستيك المقوى ومواد الطلاء الفائقة خواص ميكانيكية فائقة حيث أن إضافته لبوليمرات المواد المركبة المختلفة يزيد من متانتها بمقدار قد يصل إلى 2000 ضعف لذلك.
2. يستخدم لطلاء الطبقة البلاستيكية الشفافة الوسطى والمسئولة عن إظهار الألوان والصور والكتابة بشاشات العرض الإلكترونية حيث أن له خواص بصرية فريدة لذلك يمكن إستخدامه كبديل رخيص للسوائل البللورية باهظة الثمن.
3. يستخدم فى صناعة الأجزاء التعويضية للمعوقين والمرضى مثل العظام والمفاصل وصمامات القلب والدعامات وغيرها نظراً لقوته ومنشئه الطبيعى فلا يلفظه الجسم البشرى.
4. نظراً لإنتشار الشحنات الإلكتروستاتيكية السالبة والخاصة بمجاميع الكبريتات على أسطحه الخارجية كنتيجة لإستخدام حامض الكبريتيك المركز فى عملية الإنتاج فإنه يمكن تطعيم مجاميع كيميائية مختلفة علي أسطحه مما يسمح بإستحداث عدد لانهائى من المركبات السلليلوزية المختلفة متفردة الخواص.
5. له خاصية التكوين التلقائى الذاتى بمعنى أنه قادر على الوصول لشكل سطحى أو مجسم ما تلقائياً وذاتياً بمجرد توافر الظروف اللازمة.
طرق الإنتاج
ينتج أساساً من خلال عملية التحلل المائى الحامضى للألياف السلليوزية بواسطة حامض الكبريتيك المركز وإن كان يمكن إنتاجه بإستخدام أحماض أخرى مثل حامض الهيدروكلوريك أو الهيدروبروميك وغيرهما. وقد تم إختراع طريقة التحلل المائى الحامضى بواسطة حامض الكبريتيك المركز فائق البرودة بواسطة بخار النيتروجين السائل.
ونظراً لمحدودية إنتاج السلليولوز البللورى على مستوى العالم لوجود صعوبة شديدة فى عزل بللورات السلليلوز من المحاليل الحامضية بالطرق التقليدية السائدة حتى اليوم والتى تستخدم طرق معقدة وباهظة الثمن فإنه بتطبيق التحلل المائى الحامضى فائق البرودة بواسطة بخار النيتروجين السائل (إختراع جامعة الملك عبد العزيز- د.شريف شوقى هندى) سيتيح أقصى إنتاج وبأقل التكاليف مما يتيح الفرصة للتحكم عالمياً فى سوق هذه المادة حال إنتاج هذه المادة الواعدة بصورة تجارية.
ينتج أساساً من خلال عملية التحلل المائى الحامضى للألياف السلليوزية بواسطة حامض الكبريتيك المركز وإن كان يمكن إنتاجه بإستخدام أحماض أخرى مثل حامض الهيدروكلوريك أو الهيدروبروميك وغيرهما.
الحصول على الأجزاء البللورية من السلليلوز النقى الناتج من ورق الكتابة المعاد إستخدامه ووريقات نخيل التمر أو نشارة الخشب والمخلفات الزراعية بعد إستبعاد الأجزاء غير البللورية (الأمورفية) منه. هذه الأجزاء البللورية ذات قيمة إقتصادية كبيرة حيث يمكن بيع كيلو السلليلوز نانوكريستال بسعر 1000 دولار أمريكى للكيلوجرام الواحد بينما يمكن بيع نفس المنتج (السلليلوز ميكروكريستال) بسعر 20000 ريال سعودى. وبرغم إنخفاض سعر الميكروكريستال عن النانو كريستال إلا أن منتج الميكرو مطلوب فى السوق بكميات لانهائية نظراً لانه المادة الرابطة الطبيعية المستخدمة فى كبس اقراص الدواء بالاضافة لاستخدامه بصفة اساسية فى الصناعات الغذائية وبخاصة المعجنات كمادة مضادة للتشقق.
يتم إنتاج السلليلوز البللورى من السلليلوز الخام النقى المستورد أو المجهز من ورق الكتابة المعاد إستخدامه وكذلك من المخلفات الزراعية الخشبية ونواتج تقليم نخيل التمر.
جدول 10. تكلفة إنتاج عدد واحد طن من السلليلوز البللورى النانومترى.