محققان دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان با همکاری پژوهشگران کشور نروژ، موفق به ساخت نانوکاغذی با خواص مقاومتی و کششی بسیار مطلوب‌تر از نانوکاغذهای حاصل از چوب درختان شدند. در ساخت این نانوکاغذ از نانوالیاف سلولزی طبیعی حاصل از تفاله‌ی نیشکر (باگاس) استفاده شده است.
گرگان: تولید و ارزیابی نانوکاغذ از تفاله‌ی نیشکر
محققان دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان با همکاری پژوهشگرانی از کشور نروژ، موفق به ساخت نانوکاغذی با خواص مقاومتی و کششی بسیار مطلوب‌تر از نانوکاغذهای حاصل از چوب درختان شدند. در ساخت این نانوکاغذ از نانوالیاف سلولزی طبیعی حاصل از تفاله نیشکر (باگاس) استفاده شده است.
همچنین قابلیت تقویت‌کنندگی نانوالیاف سلولزی حاصل از تفاله نیشکر در تولید کاغذهای چاپ و تحریر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این طرح سبب کاهش هزینه‌های تولید، بهبود کیفیت و افزایش ارزش افزوده و بهره‌وری این صنعت خواهد شد.
امروزه کاهش هزینه‌ی تولید و افزایش کیفیت محصولات تولیدی از مسایل بسیار مهم در صنایع مختلف است که توجه به آن‌ها ضروری است. در حال حاضر چوب بزرگ‌ترین منبع مورد استفاده در تولید انواع کاغذها و به خصوص نانوالیاف سلولزی و سلولز میکروکریستالیته‌ی مورد استفاده در تولید نانوکاغذ است. با این وجود، فراوانی زیاد، هزینه‌ی کم، دسترسی آسان و قابلیت تجدید و تخریب پذیری از دلایل اصلی رویکرد محققان کشور ما به سمت استفاده از الیاف حاصل از منابع لیگنوسلولزی موجود شامل پسماندهای کشاورزی همانند ضایعات نیشکر، کاه گندم و کلش برنج و نیز گیاهان صنعتی نظیر کتان و کنف است.
محققان در این پژوهش موفق به تولید نانوالیاف سلولزی از تفاله نیشکر و استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد این نانوماده‌ی طبیعی به عنوان تقویت‌کننده‌ی بافت کاغذ گردیدند.
نانوالیاف‌های ساخته شده ضخامتی کم‌تر از ۴۰ نانومتر دارند و از سطح ویژه و مقاومت مکانیکی بسیار زیادی برخوردارند. نانوکاغذ تولید شده از این نانوالیاف مشابه و در برخی موارد بهتر از کاغذ تهیه شده از منابع سلولزی چوبی نظیر چوب پهن برگان است. به عنوان مثال، تنها با اضافه کردن مقدار کمی از این نانوالیاف طبیعی (۱درصد وزنی) و پلیمرهای کمک نگهدارنده مانند نشاسته و پلی‌آکریل آمید کاتیونی C-PAM ، می‌توان به مقاومتی بسیار بیش‌تر از خمیر کاغذ تولید شده از خمیرکاغذ سودای باگاس و خمیر الیاف بلند (افزایش ۳۰ درصدی) دست یافت. کاهش ۸۰ درصدی مصرف نانوالیاف سلولزی به کمک پلیمرهای نگهدارنده از دیگر نتایج حاصل شده است.
استفاده از این طرح کمک شایانی به صنایع تولیدکننده انواع کاغذ چاپ و تحریر، روزنامه و کاغذهای بهداشتی خواهد نمود. روش اقتصادی ارائه شده برای نگهداشت نانوالیاف سلولزی در بافت کاغذ، که همان استفاده از پلیمرهای کمک نگهدارنده است؛ سبب جایگزینی این خمیر الیاف با بخشی از خمیر الیاف بلند وارداتی، کاهش هزینه‌های واردات و به عبارتی هزینه‌های تولید کاغذ چاپ و تحریر خواهد شد.
دکتر سید رحمان جعفری پطرودی، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی، در خصوص ادامه‌ی این تحقیقات عنوان کرد: «این طرح بخشی از رساله‌ی دکتری تخصصی اینجانب در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان بوده است. با توجه به نتایج امیدبخش این پروژه در مقیاس آزمایشگاهی و نظر به علاقه‌مندی کارخانجات تولید کاغذ در سطح کشور، در حال حاضر نتایج آن با هدف کاربردی شدن در «شرکت کاغذ پارس» در کارگروه صنعت و بازار ستاد فناوری نانو در حال بررسی و ورود به مرحله‌ی نیمه صنعتی و پایلوت است».
به گفته‌ی جعفری پطرودی برای دستیابی به این نتایج ابتدا خمیر کاغذ از ضایعات نیشکر و یا همان باگاس تهیه شد. سپس دو نوع نانوالیاف سلولزی کاملاً مکانیکی و با پیش تیمار آنزیمی با اندوگلوکاناز، در دانشگاه علم و فناوری و مرکز تحقیقات الیاف و کاغذ نروژ تولید شد. در ادامه دو نوع کاغذ کاملاً خالص و نیزکاغذهای ترکیبی به کمک درصدهای مختلف نانوالیاف سلولزی به همراه مواد پلیمری کمک نگهدارنده برای نگهداری نانوالیاف در بافت کاغذ تهیه شد. بررسی و مقایسه‌ی ویژگی‌های فیزیکی، مقاومتی و نوری انواع کاغذهای تولید شده، مرحله‌ی پایانی این تحقیقات بوده است.
تصویر FESEM از بافت کاغذ تولید شده از ترکیب خمیرکاغذ سودای باگاس، نانوالیاف سلولزی و مواد پلیمری کمک نگهدارنده (فلش‌های سفید نشان دهنده نانوالیاف سلولزی نگهداشته شده در بافت کاغذ است)
نتایج این تحقیقات حاصل همکاری دکتر سید رحمان جعفری پطرودی، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی، دکتر کریستین سیورود، استاد دانشگاه علم و فناوری نروژ، دکتر گری چینگا-کاراسکو، محقق ارشد مرکز تحقیقات الیاف و کاغذ نروژ، دکتر علی قاسمیان و دکتر حسین رسالتی، اعضای هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، است و در مجله‌ی Carbohydrate Polymers ( جلد ۹۹، شماره ۱، ماه ژانویه، سال ۲۰۱۴، صفحات ۳۱۱ تا ۳۱۹) به چاپ رسیده است.
