تولید آزمایشگاهی نانوکاغذ مرغوب از ضایعات نیشکر

به گزارش گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا از ستاد توسعه فناوری نانو، کاغذ از زمان اختراع آن تا به امروز قابل اعتمادترین وسیله جمع‌آوری، ذخیره و انتقال اطلاعات بوده‌است. ماده‌ اصلی کاغذ سلولز است که از درختان استخراج می‌شود.

این موضوع مستلزم قطع حجم وسیعی از درختان است که مدیریت اشتباه در این اقدام و بهره‌برداری غیراصولی و نادرست از جنگل‌ها اثرات جبران‌ناپذیری بر محیط‌زیست دارد. از این‌ رو، در دهه‌های اخیر، از گیاهان جایگزین جهت تولید کاغذ استفاده شده‌ که این موضوع کاهش مرغوبیت کاغذ را به دنبال داشته‌است. محققان به دنبال توسعه‌ هر چه بیشتر فرایند تولید کاغذ از مواد اولیه ارزان‌قیمت هستند.

میلاد تاجیک، یکی از محققان طرح حاضر، ضمن اشاره به ضایعات و تفاله‌ نیشکر به‌ عنوان یکی از منابع سلولزی، اهداف دنبال شده در این طرح را این‌ گونه عنوان کرد: «استفاده از باگاس یا همان ضایعات نیشکر در صنعت کاغذسازی، این صنعت را از قطع درختان جنگلی بی‌نیاز می‌کند. ساخت کاغذ از باگاس ضعف‌هایی از جمله خواص مقاومتی کمتر نسبت به کاغذ تولید شده از چوب را دارد. در این طرح، از نانوالیاف سلولز جهت بهینه‌سازی خواص کاغد تولید شده و غلبه بر ضعف‌های مذکور استفاده شده‌ است».

وی افزود: «کاغذ تولیدشده در این طرح علاوه بر داشتن خواص مکانیکی، فیزیکی و نوری بهتر نسبت به کاغذهای معمولی، از سرعت تولید بالایی نیز برخوردار است که پارامتر مهمی در توجیه اقتصادی طرح به شمار می‌رود. ضمن این که کاغذ نهایی محصولی دوست دار محیط‌زیست است».

وی افزود: «نانو الیاف سلولز با خواصی ویژه و متفاوت نسبت به سلولز از بیشترین سازگاری با ساختار کاغذ برخوردار است و می‌تواند موجب بهبود خواص آن گردد؛ البته باید تعادل یونی در سوسپانسیون خمیرکاغذ برقرار شود تا عملکرد نانو الیاف سلولز بهبود یابد. نشاسته کاتیونی با بار یونی مخالف با سلولز و نانو الیاف سلولز میتواند باعث ایجاد تعادل یونی در سیستم و بهبود عملکرد نانوالیاف سلولز و در نتیجه افزایش خواص مقاومتی و برطرف کردن ضعف کاغذ ساخته شده از باگاس شود».

به گفته تاجیک، در طرح حاضر به‌منظور بررسی تأثیر حضور نانوالیاف سلولز بر خواص نهایی کاغذ، درصدهای وزنی متفاوت از نانوالیاف سلولز و نشاسته کاتیونی به ساختار کاغذ وارد شده و سپس ساختار تولید شده با استفاده از روش‌های مختلف مشخصه یابی نظیر میکروسکوپ الکترونی روبشی و نیروی اتمی و پراش پرتو ایکس و طیف‌سنجی مادون قرمز تائید شده‌ است. در نهایت خواص مکانیکی، فیزیکی و نوری کاغذ تولید شده مورد ارزیابی قرار گرفته است.

وی خاطر نشان کرد: «بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، در حضور مواد افزودنی، استحکام کششی و استحکام ترکیدگی کاغذ به ترتیب به میزان ۳۳ و ۲۳ درصد و خواص فیزیکی و نوری آن به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌یابد. شایان‌ذکر است از این طرح یک اختراع با عنوان «ساخت نانوکاغذ با استفاده از نانوفیبر سلولز کاتیونی و خمیر کاغذ باگاس» به شماره ۸۸۹۹۵، به ثبت رسیده‌ است».

این تحقیقات حاصل تلاش‌های میلاد تاجیک، دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه شهید بهشتی، و دکتر حسین جلالی ترشیزی، عضو هیأت علمی دانشگاه شهید بهشتی، دکتر حسین رسالتی، عضو هیأت علمی دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری، و دکتر یحیی همزه، عضو هیأت علمی دانشگاه تهران، است.