Włókna pokarmowe są korzystne nie tylko dla naszych żołądków i jelit
Celuloza występuje powszechnie w drzewach i roślinach drzewiastych, a ponadto jest głównym składnikiem bawełny, która jest podstawowym surowiec w przemyśle tekstylnym. Uprawa bawełny pochłania jednak ogromne ilości wody i wymaga masowego stosowania pestycydów, a do tego brakuje terenów do jej prowadzenia. „Zregenerowane” włókna celulozy, które powstają przez rozwiązanie i połączenie naturalnych włókien w „nowe”, są drugą największą grupą włókien celulozowych po tych uzyskiwanych z bawełny. Są one powszechnie nazywane sztucznymi włóknami celulozowymi i uzyskuje się je z masy celulozowej lub poddanych recyklingowi materiałów tekstylnych. W procesie takiej obróbki wykorzystuje się obecnie żrące zasady i disiarczek węgla, które są bardzo niebezpieczne dla zdrowia. Naukowcy skupieni wokół projektu NeoCel, który otrzymał dofinansowanie ze Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu – partnerstwa publiczno-prywatnego zawartego pomiędzy Unią Europejską a przemysłem – znaleźli jednak ekologiczne i zrównoważone rozwiązanie tego problemu.
Łatwiejsze „trawienie” celulozy
Mattias Wennerstål, kierownik projektu z firmy RISE, opowiada o zaletach rozwiązania NeoCel: „NeoCel to nowa technologia produkcji sztucznych włókien celulozowych. Konwencjonalny proces zimnej aktywacji i rozpuszczenia zasad wiąże się z wieloma problemami, więc zwiększenie reaktywności masy celulozowej ma kluczowe znaczenie. By osiągnąć ten efekt, skracamy łańcuchy celulozowe i zwiększamy porowatość włókien, co ułatwia rozpuszczalnikowi dostęp do nich”. Dzięki temu rozpuszczanie w umiarkowanych temperaturach zachodzi łatwiej, a to przekłada się na mniejsze zużycie energii. Oprócz tego w wyniku procesu NeoCel celuloza jest uwalniana w spokojniejszy i bardziej ekologiczny sposób, bez użycia disiarczku węgla. Ponadto proces ten pozwala na ponowne wykorzystanie najważniejszych substancji chemicznych potrzebnych do rozpuszczenia i łączenia włókien. Jest to przełomowa koncepcja, która budzi spore zainteresowanie zakładów produkcji wiskozy i przemysłu celulozowego. Zaawansowane modelowanie procesowe i zestaw narzędzi analitycznych pozwoliły poszerzyć wiedzę o włóknach celulozowych na poziomie molekularnym i zidentyfikować korelacje między parametrami procesu a właściwościami włókien. Wennerstål wyjaśnia: „Symulacje oparte na modelowaniu procesów są przydatne nie tylko w wypadku procesu NeoCel. Można je łatwo dostosować do innych zadań związanych z przetwarzaniem celulozy, przez co są one istotne dla rozmaitych interesariuszy zajmujących się przetwórstwem masy celulozowej, papieru i włókien tekstylnych”.
Bardziej ekologiczne metody o szerszym zastosowaniu
Proces NeoCel ułatwia realizację założeń gospodarki opartej na zasobach biologicznych, ponieważ zapewnia bezprecedensową kontrolę nad procesem i sprawdza się w wypadku wielu różnych źródeł masy celulozowej. Rewolucyjne jest również to, że przetwarzanie w trybie ciągłym (zamiast w konwencjonalnym systemie seryjnym) przekłada się na większe możliwości w zakresie produkcji masowej. Włókna uzyskane w laboratorium miały porównywalną lub wyższą jakość niż wiskoza. Pilotażowe eksperymenty i symulacje pokazały, że taka produkcja jest w Europie ekonomicznie uzasadniona, jeśli proces jest zintegrowany z istniejącą już celulozownią. Należy też wspomnieć, że analiza cyklu życia wykazała, że technologia NeoCel pozwala zredukować wpływ na środowisko o 15–50 % w stosunku do komercyjnej produkcji wiskozy. Wennerstål deklaruje: „O ile nie byliśmy zaskoczeni tym, że czynniki środowiskowe związane z disiarczkiem węgla uległy poprawie, to nie spodziewaliśmy, że inne markery środowiskowe wykażą poprawę w takim stopniu, jak pokazała analiza cyklu życia”. Zespół projektu NeoCel z powodzeniem opracował skalowalny i ciągły proces produkcji wysokiej jakości sztucznych włókien celulozowych i wykazał techniczno-ekonomiczne argumenty za zainwestowaniem w tę koncepcję. „Najważniejsze jest jednak to, że technologia NeoCel przynosi ogromne korzyści środowisku”, podsumowuje Wennerstål. Spółki spin-off przygotowują się do wykorzystania techniki przekształcania masy celulozowej we włókna w zastosowaniach związanych z higieną i medycyną, w tym w produkcji gazy opatrunkowej i bandaży, a także do przekształcania masy papierniczej w celu jej rozpuszczenia, by formować nowe celulozowe materiały kompozytowe. Projekt NeoCel powinien mieć ogromny wpływ na „uekologicznienie” produkcji – od T-shirtów i bandaży po wzmocnione naturalnymi włóknami materiały kompozytowe o różnym przeznaczeniu.
Słowa kluczowe
NeoCel, włókno, masa celulozowa, celuloza, wiskoza, rozpuszczanie, CS2, sztuczne włókna celulozowe, celulozownia, włókna celulozowe wykonywane ręcznie
