الیاف سلولزی و سلولزهای ایده آل

الیاف سلولزی مانند ویسکوز به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و از طریق گیاه یا درختان سلولزی در یک فرآیند به شدت شیمیایی تولید می شوند. بیشتر انواع پایدار الیاف سلولزی مانند مودال و لیوسل به طرفداران زیادی دارند.
الیاف و پارچه های سلولزی، دسته ای از مواد مشتق شده از سلولز موجود در خمیر چوب و دیگر بخش های چوبی گیاه مانند بامبو هستند. برای تولید اینگونه الیاف، مواد خام خرد شده یا ذوب می شوند، با سود سوزآور ترکیب می گردند، از طریق کربن دی سولفید فرآوری می شوند و قبل از عبور دادن نهایی از طریق یک اسپینرت (همانند یک الک ریز) در درون حمای از اسید سولفوریک با سود سوزآور بیشتری عمل آوری می گردند.
متداول ترین نوع سلولز، ویسکوز است. سلولز نوعی پارچه است که در اواخر دهه هجدهم میلادی اختراع شد و تحت عنوان ریون یا ابریشم مصنوعی روانه بازار گردید. الیاف سلولزی یا دوباره تولید شده معمولا مبتنی بر مواد چوبی (مثل درختان بامبو، راش و اوکالیپتوس) هستند، اما می توانند از طریق الیاف پروتئینی نیز تهیه شوند.
الیاف سلولزی براساس تکنیک های تولیدی به انواع مختلفی دسته بندی می شوند:

• ویسکوز: یک فرآیندی تولیدی خطی باز است که از کربن دی سولفید، هیدروکسید سدیم و اسید سولفوریک استفاده می کند (همه این عناصر برای سلامتی انسان و محیط زیست مضر هستند).
• مودال: روش های تولیدی همانند ویسکوز را داراست، اما به عنوان یک فرآیند نیمه بسته عمل می کند که در آن 70 درصد مواد شیمیایی و آب قابلیت بازیافت را دارند.
• لیوسل: فرآیندی مشابه ویسکوز دارد، اما سدیم هیدروکسید با یک حلال ارگانیک به نام ان- متیل مورفولین ان- اکسید (N-methylmorphine-N-oxide) جایگزین می شود. در این فرآیند، 100 درصد مواد شیمیایی و آب استفاده شده قابلیت بازیافت را دارند. لیوسل معمولا در بازار تحت عنوان دو برند به نام های تنسل (TENCEL) و مونوسل (MONOCEL) به فروش می رسد.
• الیاف بازیافت شده مبتنی بر الیاف مصنوعی: پیشرفت های اخیر فناوری امکان توسعه الیاف مصنوعی مبتنی بر محتوای بازیافت شده را فراهم کرده است.

حجم تولید الیاف سلولزی

حجم تولید الیاف سلولزی در 20 سال گذشته دو برابر شده که این افزایش حجم مدیون رشد تولید ویسکوز بوده است. تخمین زده می شود که تولید کلی این الیاف به حدود 5 تا 6 میلیون تن در هر سال برسد یا حدود 8/7 درصد از تولید الیاف جهانی باشد.
این صنعت به طرز عجیبی انحصاری است، به گونه ای که 70 درصد از همه تولید الیاف سلولز متعلق به 10 شرکت است. بیشتر تولید ویسکوز (83%) در چین اتفاق می افتد (65 درصد از تولید کلی)، و بقیه آن در هند (11%) و اندونزی تولید می گردد.
تولید الیاف سلولزی جهانی در حدود 20/61 میلیارد دلار ارزش دارد که حدود 44% از آن در منسوجات مورد استفاده قرار می گیرد (بنابراین ارزش کلی بازار منسوجات، حدود 9/1 میلیارد دلار است) و بقیه آن به عنوان بی بافت ها در بخش بهداشتی برای کاربردهای صنعتی به کار می رود.
انتظار می رود که این بازار تا سال 2025 در هر سال حدود 8/1 درصد رشد کند. بیشتر وارد کنندگان الیاف سلولزی جهت فرآوری برای بازار منسوجات نهایی، کشورهای چین، ژاپن، کره جنوبی، پاکستان، تایوان و اندونزی هستند.

حجم تولید الیاف سلولزی پایدار

احتمالا برای تولید سلولزهایی با پایداری بیشتر از فرآیندهایی که کمترین تأثیر را بر روی محیط زیست خواهند داشت، استفاده می گردد. سازمانی غیر دولتی به نام بورس نساجی این نوع سلولزها را الیاف ایده آل نامیده است و مقیاس تولیدی حال حاضر آنها را ردیابی کرده است:

• 91 درصد از حجم همه تولید الیاف سلولزی به ویسکوز تعلق دارد. حدود 29 درصد از همه ویسکوزها با استفاده از آنچه که بورس نساجی از آن به عنوان تکنیک های ایده آل (یعنی بیشتر پایدار) یاد می کند، تولید می شود.
• لیوسل نزدیک به 6 درصد از حجم تولید سلولز را به خود اختصاص می دهد. حدود 5 درصد لیوسل از محصول نیمه نهایی استفاده می کند که از طریق جنگل های مدیریت شده به صورت پایدار حاصل می گردد. بورس نساجی گزارش داده است که یک افزایش 128 درصدی در استفاده از لیوسل توسط اعضای آن در سال های 2016 تا 2017 وجود داشته است.
• 3 درصد از حجم همه تولید الیاف سلولزی توسط مودال حاصل می شود. حدود 2/5 درصد مودال از محصول نیمه نهایی استفاده می کند که از طریق جنگل های مدیریت شده به صورت پایدار به دست می آیند.

در حال حاضر شش نوع از تولیدات لیوسل در بازار موجود است که سه نوع از آنها الیاف مودال ایده آل و چهار نوع تولیدات الیاف بازیافت شده هستند. مراکز تولید لیوسل و مودال ایده آل حتی از ویسکوز نیز متمرکزتر هستند. بیرلا (Birla) و لنزینگ (Lenzing) دو تولید کننده بزرگ ویسکوز به شمار می آیند که در زمینه تولید لیوسل و مودال نیز پیشگام هستند. امروزه شرکت های کوچک به ارائه نوآوری در زمینه تولید الیاف سلولزی از طریق منابع دیگر نظیر ضایعات میوه روی آورده اند.

جمع بندی

• الیاف سلولزی معمولا به وسیله سلولز استخراج شده از طریق درختان یا گیاهان چوبی به دست می آیند، هر چند که الیاف پروتئینی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
• به فرآوری سنگین شیمیایی جهت تولید متداول ترین سلولزها نظیر ویسکوز نیاز است، بنابراین تولید آن بر روی محیط زیست و غالبا بر روی سلامت انسان تأثیر ایجاد خواهد کرد.
• استفاده از سلولز مخصوصا ویسکوز در دهه های اخیر رشد داشته است و سهم تولید جهانی الیاف آن به 8/7 درصد رسیده است.
• مودال و لیوسل با توجه به روش های تولیدی متفاوت شان، پایدارترین الیاف سلولزی به حساب می آیند.
• ویسکوز پایدارتر با استفاده از پلیمرهای بازیافت شده یا پلیمرهای زیست محور به وجود می آید.