استخراج نانوسلولز از کاه گندم

به‌همت پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس، نانوکریستال‌های سلولزی از کاه گندم (یکی از ضایعات کشاورزی) استخراج شد.

به‌همت پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس، نانوکریستال‌های سلولزی از کاه گندم (یکی از
ضایعات کشاورزی) استخراج شد.
دکتر ربیع بهروز، عضو هیئت علمی و معاون پژوهشی دانشکده‌ی منابع طبیعی دانشگاه
تربیت مدرس، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد فناوری نانو گفت: «امروزه استفاده از
منابع تجدید شونده، از جمله مواد لیگنوسلولزی مورد توجه بسیاری از سرمایه گذاران و
صاحبان صنایع قرار گرفته‌است. سلولز، نوعی پلیمر طبیعی دارای ساختار میکرو فیبریلی
بسیار منظم است که پیوسته از طریق گیاهان و بعضی جانوران در حال تولید است. موضوع
مورد پژوهش ما در ارتباط با استخراج این نانوساختارهای منظم و بررسی ویژگی‌های آنها
بوده‌است».
وی افزود: «در کشورمان به غیر از چوب، منابع لیگنوسلولزی فراوان و متنوعی از جمله
ساقه‌ی گیاهان زراعی وجود دارد. سالیانه مقادیر قابل ملاحظه‌ای از کاه گندم تولید و
متأسفانه تنها میزان کمی از آن در مواردی با ارزش افزوده‌ی کم استفاده می‌گردد و
بقیه به‌طور عمده سوزانده شده که البته این عمل منجر به آلودگی زیست محیطی نیز
می‌گردد. این تحقیق قابلیت استفاده از این ضایعات لیگنوسلولزی کشاورزی را برای
تولید ماده‌ای با کاربردهای بسیار گسترده و مهم بررسی می‌کند».
در این تحقیق، نحوه‌ی استخراج، خواص سلولز و تاثیر شرایط هیدرولیز روی تولید
نانوکریستال سلولز از کاه گندم (یکی ضایعات کشاورزی)، بررسی شده‌است.
دکتر بهروز در رابطه با نحوه‌ی استخراج نانوسلولز ابراز داشت: «استخراج و خالص‌سازی
سلولز با دو روش دو مرحله‌ای متفاوت انجام شد، مرحله‌ی اول این دو روش، متفاوت و
شامل لیگنین‌زدایی اسید/قلیا و فرایند سودا-آنتراکینون بود و مرحله‌ی دوم شامل
استخراج هولوسلولز و سلولز برای هر دو روش مشابه بود. خلوص نمونه‌های سلولز به‌دست
آمده به کمک دو روش طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) و آنالیز وزن‌سنجی حرارتی (TGA) و
درجه‌ی کریستالیته‌ی سلولز با پراش پرتو‌ی ایکس (XRD) آنالیز شدند. سلولز با درجه‌ی
کریستالیته‌ی بالاتر، به‌منظور تولید نانوکریستال انتخاب و در شرایط

فرایندی
تحت هیدرولیز قرار گرفت. در نهایت مورفولوژی، توزیع قطر و بازده نانوکریستال‌ها با
تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی (SEM و TEM) بررسی شد».
نتایج بررسی‌ها حاکی از آن است که نانوسلولز به‌دست آمده از یکی از روش‌ها دارای
خلوص بیشتری است اما دارای درجه کریستالیته‌ی پایین‌تری است. نتایج حاصل از
تصاویرSEM و TEM به‌دست آمده هم نشان داد که شکل و مورفولوژی نانوکریستال‌ها در
شرایط

می‌تواند کروی، میله‌ای و یا ترکیبی از این دو باشد. همچنین بر اساس
نتایج به‌دست آمده، عوامل فرایندی روی بازده و گستردگی پراکنش قطر ذرات تاثیرگذار
است که البته مورفولوژی و پراکنش در عملکرد این نانوذرات در کاربردهای

بسیار
موثر هستند.
دکتر بهروز و همکارانش چند کار مرتبط با این پژوهش در زمینه‌ی استخراج
نانوکریستال‌های سلولزی از دیگر ضایعات سلولزی از جمله کاغذهای باطله را با روش‌های

معمول و ابتکاری انجام داده‌اند که نتایج آن به‌زودی منتشر خواهد شد.
نانوذرات سلولزی به‌دلیل دارا بودن ویژگی‌های منحصربه‌فرد مقاومتی‌ و نیز طبیعی
بودنشان کاربردهای گسترده‌ای در صنایع تولید مواد آرایشی، لوازم پزشکی و
الکترونیکی، مواد غذایی، تولید کاغذهای با کیفیت بالا به‌ویژه نانوکامپوزیت‌ها
دارند.
جزئیات این پژوهش -که در قالب پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد خانم مریم رحیمی با
راهنمایی دکتر ربیع بهروز انجام شده‌است- در مجله‌ی International Journal of
Polymeric Materials (جلد ۶۰، شماره۸، صفحات ۵۴۱-۵۲۹، سال ۲۰۱۱) منتشر شده‌است.