بخشی از مقاله
چکیده
نانوسلولز از جمله نانو ساختارهای غیرسمی بوده که با کمک آن میتوان سرعت نابودی محیط زیست را کاهش داد و مانع زوال محیط با پسماندهای صنعتی شد. با توجه به ویژگیهای نانوسلولز و ترسیم کاربردهای متعدد برای آن علاقه زیادی جهت انبوه سازی تولید آن وجود دارد. با وجودکاربردها و فرصت های زیاد در تجاریسازی نانوسلولز چالشها و موانعی نیز در روند توسعه این محصول قرار دارد.
در ارتباط با موانع تجاری سازی می توان گفت چند مانع مهم که باعث کند شدن روند تجاری سازی شده است، شامل فقدان همکاری در میان تولید کنندگان بالقوه و کاربران، عدم هماهنگی میان صنعت و دانشگاه، عدم شناسایی و استاندارد برای نانو مواد سلولز، نیاز به کشش بازار بیشتر و نیاز غلبه بر چالش های مرتبط با نانو سلولز مانند آبگیری، خشک کردن و پراکندگی.
شناخت کاربردها و پتانسیل های نانوسلولز موجب ترغیب کشورها برای سرمایهگذاری روی این فناوری سبز شده است. بطور کلی با عنایت به جمیع صفات مناسب نانوسلولز و در دسترسپذیری مواد اولیه و نیز دامنه زیاد کاربردهای آن یقینا درآینده نزدیک با تحقق کامل تجاریسازی نانوسلولز مواجه خواهیم شد. لذا لزوم پرداختن به این موضوع استراتژیک در ایران نیز اهمیت راهبردی پیدا کرده است.
مقدمه
با توسعه فناوری نانو محصولات متنوع و فراوانی تولید می شود که بسیاری از آنها از یک سو زیست تخریب ناپذیر بوده و یا به کندی تجزیه می شوند و از سویی دیگر سمی و خطرناک هستند، به طوری که نه تنها باعث آلودگی محیط اطراف خود شده بلکه در طول زمان باعث ایجاد بیماری های ناشناخته و نابودی بسیاری از گونه های جانوری و گیاهان نیز میشوند. به هیمن دلیل لزوم کاهش آلودگی محیطزیست و حفاظت از منابع طبیعی به یکی از اولویت های جوامع بشری تبدیل شده است.
نانوسلولز از جمله نانو ساختارهای غیرسمی بوده که با کمک آن میتوان سرعت نابودی محیط زیست را کاهش داد و مانع زوال محیط با پسماندهای صنعتی شد. فناوری نانوسلولز به دلیل ویژگیهایی همچون فراوانی ماده اولیه در طبیعت، تجدیدپذیری، زیستتخریبپذیری، تجزیهپذیری، مقا ومت حرارتی بالا، استحکام نزدیک به فولاد، سبک بودن و قابلیت تولید محصولات مفید و جدید به شدت مورد توجه محققان و صنعت گران است
این ویژگیها موجب ترغیب سیاستگذاران و تصمیمسازان کشورها برای همسوکردن تحقیقات دانشگاهی و صنعتی به سوی تجاریسازی این فناوری در دنیا شده است. در سالهای اخیر فناورینانوسلولز به عنوان یک پتانسیل بالقوه در رشد اقتصاد دنیا مورد توجه سرمایهگذاران قرار دارد و تجاری شدن آن و محصولات مرتبط موجب رشد اقتصادی و اشتغالزایی پایدار در بخش صنایع میشود. البته تحقیقات موفق این بازار نیازمند استقبال عمومی و دولتی در حوزه تحقیق و توسعه، داشتن نقشه راه مشخص، ابداع، همکاری و مشارکت و تجاری سازی است. در این مقاله در صدد هستیم کاربردهای نانوسلولز و تجاری سازی آن را بررسی نماییم.
کاربردهای نانوسلولز
بازار خودرو: فرصت های بازار در این بخش شامل، کامپوزیت های نانو سلولزی به عنوان پوششهای سطحی به اجزای بدنه و فضای داخلی خودرو است. برای قطعات بدنه خودرو میتوان از نانو مواد سلولز و نانو کامپوزیتهای ساخته شده از آن جهت کاهش وزن بدون کاهش مقاومت استفاده نمود. برای فضای داخلی خودرو، نانوسلولز میتواند ویژگیهایی نظیر بهبود مقاومت سطح به خراش، بهبود طرح ظاهری و کاهش وزن قطعه و خودرو را بهمراه داشته باشد. باید توجه شود که استفاده از نانو مواد سلولزی بازیافت قطعات خودرو را بهبود بخشد و لذا خودرو بیشتر دوستدار محیطزیست میشود.
هوا فضا: فرصتهای بازار در این بخش مشابه فرصت های بازار خودرو است. نانو مواد سلولز ممکن است به عنوان بخشی از قطعات هواپیما و ماهواره استفاده شود، یا بعنوان ماده زمینه بردهای الکترونیکی و پنلهای داخلی هواپیما و ماهواره باشد.
ساخت و ساز: فرصت های بازار شامل استفاده از نانو کامپوزیت های سلولزی، پوشش های سطحی و مواد افزودنی در ترمیم دیوار، اجزای ساختاری مبتنی بر چوب، عایق، سیمان و یا بتن است. با عنایت به اینکه نسبت مقاومت به وزن نانوسلولز بالاست این ماده میتواند سبب سبکسازی قطعات ساختمانی و نیز کاهش بار زلزله گردد. همچنین محصولات نانوسلولزی مقاومت به مراتب نسبت به محصولات میکروسلولز در برابر رطوبت نسان میدهد و نیز در حالت مرطوب مقاومت خود را بهتر حفظ می نماید که از این ویژگی نیز میتوان در ساخت و ساز استفاده نمود. همچنین ثابت شد که استفاده از نانو مواد سلولز سبب تقویت سیمان میشوند
الکترونیک: فرصت ها شامل پتانسیل نانو سلولز و نانو کامپوزیت های سلولزی به عنوان بستر در برخی قطعات الکترونیکی، تولید باتریهای لیتیومی سبک و انعطاف پذیر، تولید صفحات نمایش نازک و مقاوم و سبک میباشد. همچنین محصولات الکترونیک بر پایه نانوسلولز شانس بیشتری جهت بازیافت و دوستداری محیطزیست دارند.
آرایشی ، بهداشتی و پزشکی: فرصت های بازار شامل استفاده از مواد افزودنی نانوسلولز بعنوان ترکیبات آبرسان، امولسیفایر - از شکستن امولسیون جلوگیری می کند - ، عامل تغلیظ، امکان جایگزین با مواد ناایمن نظیر سرب در محصولات آریشی بانوان، تهیه ماسکهای آرایشی و بهداشتی، پدهای زخم و غیره میباشد.
پوشش و رنگ: فرصت های بازار شامل استفاده از نانو مواد سلولز به عنوان افزودنی برای بهبود خواص رنگها و پوششها، تثبیت بهتر رنگدانهها، بهبود مقاومت لایه رنگ، ایمنتر شدن رنگ، بهبود دهندههای رئولوژی، و بعنوان پوشش و حفاظت در برابر اشعه فرابنفش میباشند.
بسته بندی و مواد غذایی: فرصت بازار شامل استفاده از نانو سلولز جهت افزایش خواص ممانعتی، بهبود ویژگیها مکانیکی و زیست تخریبپذیری بیشتر بسته بندی میباشد. حضور نانوسلولز در بستهبندی میتواند با ایجاد مانع برای عبور هوا باعث بهبود طراوت و کاهش بو محصولات غذایی گردد. همچنین از نانوسلولز میتوان بعنوان بخشی از بیوسنسور استفاده کرد بطوریکه وضعیت محتویات بستهبندی - به عنوان مثال، خراب بودن یا سالم بودن - محصول را نشان دهد
صنایع کاغذ و مقوا: فرصتهای بازار شامل استفاده از نانوسلولز در پوشش کاغذ، بهبود خواص سطحی کاغذ مانند صافی، رنگ پذیری و چاپ افزایش مقاومتهای مکانیکی، کاهش وزن محصول میباشد. همچنین در مقواسازی از نانوسلولز میتوان در چسب نشاسته استفاده نمود و خواص مقوا را بهبود بخشید.
پلیمرها و کامپوزیتها: نانو مواد سلولز به عنوان تقویت کامپوزیت و یا پلیمر مورد استفاده قرار میگیرند. نانوسلولزها با ارائه طیف وسیعی از ویژگیهای ممکن از جمله بهبود مقاومت، وزن، نور، حافظه شکلی و جذب آب منجر به ایجاد ارزش افزوده و توسعه کاربردهای پلیمرها می شوند. بعلاوه با حضور نانوسلولز مشکلات زیستمحیطی پلیمرهای نفتی کاهش پیدا میکند.
چالش ها و موانع تجاری سازی
به طور کلی نانو مواد سلولز به دو شکل و مرفولوژی وجود دارند که تجاری سازی هر دو اهمیت استراتژیک دارد -1 نانو کریستال سلولز -2 نانو فیبر سلولز که از منابع سلولزی به دو روش متفاوت به دست میآیند . به عنوان مثال نانو کریستال های سلولز توسط هیدرولیز اسیدی تولید می شود و نانو فیبر های سلولز با استفاده از فرآیند مکانیکی یا بدون مواد شیمیایی و بیولوژیک.
