بهینه سازی استخراج سلولز از باگاس نیشکر و مقایسه کمیت و کیفیت آن با سایر منابع ضایعاتی سلولز

ضایعات کشاورزی حاوی موادی ارزشمندی ازقبیل سلولز می باشند. استخراج سلولز از زیست‌توده لیگنوسلولزی و ضایعات کشاورزی از قبیل کاه گندم، باگاس نیشکر، برگ درختان، خاک اره و غیره می‌تواند در بهبود زنجیره ارزش کشاورزی مهم باشد. هدف از این پژوهش، بهینه سازی فرآیند استخراج سلولز از باگاس نیشکر از نظر غلظت هیدروکسید سدیم (1-10 درصد)، نسبت حلال به جامد (1:10 تا 1:20 میلی‌لیتر بر گرم) و زمان فرآیند (1 تا 3 ساعت) و بررسی تاثیر آن بر کمیت و کیفیت سلولز‌های حاصل بود. سپس شرایط بهینه استخراج برای سایر ضایعات لیگنوسلولزی اعمال شد و سلولزهای حاصل با یکدیگر مقایسه شدند. با کاهش غلظت سود از %10 به %1، بازده استخراج سلولز باگاس افزایش پیدا کرده است. این اتفاق می‌تواند ناشی از باقی ماندن ناخالصی‎ها (لیگنین) در نمونه به دلیل کاهش غلظت سود باشد. با افزایش غلظت سود و نسبت حلال به ماده جامد، میزان لیگنین باقی مانده کاهش یافت. بیشترین بازده سلولز  (%72.01) مربوط به کاغذ باطله (که تنها تیمار رنگبری روی آن انجام شده بود) بود اما بلورینگی آن به شدت کاهش یافت. بعد از آن، بیشترین بازده مربوط به خاک اره، کاغذ باطله (که تحت تاثیر هر سه تیمار قلیایی، اسیدی و رنگبری قرار گرفته بود) و باگاس نیشکر به ترتیب با بازده‎های 35.31، 34.61 و 18.41 درصد بود. بیشترین بلورینگی نیز مربوط به سلولز حاصل از کاغذ باطله (که تحت تاثیر هر سه تیمار قرار گرفته بود)، برگ توت و باگاس نیشکر با شاخص بلورینگی به ترتیب 77.22، 64.16 و 61.18 بود. بیشترین شاخص روشنایی و کمترین میزان تغییر رنگ نیز مربوط به سلولز استخراجی از کاغذ باطله و باگاس نیشکر بود.

optimization of cellulose extraction from sugarcane bagasse and comparison of its quantity and quality with other cellulosic waste sources

agricultural waste contains valuable materials such as cellulose. extracting cellulose from lignocellulosic biomass and agricultural waste like wheat straw, sugarcane bagasse, tree leaves, sawdust, etc., can be important in improving the agricultural value chain. the aim of this research was to optimize the process of cellulose extraction from sugarcane bagasse in terms of sodium hydroxide concentration (1-10%), solvent-to-solid ratio (1:10 to 1:20 ml/g), and process time (1 to 3 hours), and to investigate its effect on the quantity and quality of the resulting cellulose. subsequently, the optimized extraction conditions were applied to other lignocellulosic wastes, and the resulting celluloses were compared. reducing the sodium hydroxide concentration from 10% to 1% increased the cellulose extraction yield from bagasse. this could be due to the presence of residual impurities (lignin) in the sample as a result of the lower sodium hydroxide concentration. increasing the sodium hydroxide concentration and the solvent-to-solid ratio reduced the amount of residual lignin. the highest cellulose yield (72%) was obtained from waste paper (which had only undergone bleaching treatment), but its crystallinity was significantly reduced. subsequently, the highest yields were obtained from sawdust, waste paper (which had been subjected to all three alkaline, acidic, and bleaching treatments), and sugarcane bagasse, with yields of 35.3%, 34.6%, and 18.4%, respectively. the highest crystallinity was also observed in cellulose derived from waste paper (which had been subjected to all three treatments), mulberry leaves, and sugarcane bagasse, with crystallinity indices of 77.22, 64.16, and 61.18, respectively. the highest brightness index and the lowest color change were observed in cellulose extracted from waste paper and sugarcane bagasse.