Czy celuloza to ekologiczne paliwo przyszłości? Poznaj właściwości i zastosowanie tej zagadkowej substancji

Trudno w prostych słowach wyjaśnić, czym jest celuloza. Wciąż warto jednak o niej mówić, jako że to bardzo ciekawa substancja. Dowiedz się więcej i poznaj jej zastosowania.

Wzór chemiczny (C₆H₁₀O₅)_n sugeruje wiązanie biopolimerowe podobne do glukozy. Istotnie, celuloza składa się z cząstek glukozy połączonych wiązaniami O-glikozydowymi. Jest to węglowodan złożony zwany też wielocukrem. Nie brnąc dalej w tematykę chemiczną ,należy wspomnieć, że celuloza jest materiałem pochodzenia roślinnego. Stanowi budulec ścian komórkowych m.in. wielu roślin, grzybów oraz glonów. 

Celuloza – występowanie i właściwości

Celuloza z pewnością w pierwszej kolejności skojarzy ci się z zakładami papierniczymi. To właśnie ten materiał jest głównym składnikiem arkuszy papieru i wszystkich produktów, do których produkcji wykorzystuje się papier. Pozyskuje się go głównie z drewna, w którym prawie 50% składników stanowi celuloza. Występowanie tego węglowodanu w innych roślinach jest jeszcze liczniejsze. Prawie 90% składu bawełny, lnu, czy juty to właśnie celuloza. 

Celuloza nie ma zapachu ani smaku. Jej cząsteczki łączą się w wiązania i są widoczne w postaci włóknistej. Choć silnie wiąże wodę, nie rozpuszcza się ani w niej, ani w alkoholach czy tlenkach sodu. Jako surowiec znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu i gospodarki. 

Celuloza – zastosowanie w przemyśle

Celuloza to węglowodan wykorzystywany od dawna głównie we wspomnianym przemyśle papierniczym. Po poddaniu jej odpowiednim procesom może być wykorzystywana do produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych, klejów czy sztucznego jedwabiu. 

Celuloza znajduje zastosowanie także w przemyśle spożywczym. Choć nie jest trawiona przez ludzki żołądek, w niewielkich ilościach uznaje się ją za składnik pożyteczny dla organizmu. W czasie fermentacji uwalnia kwasy, które zasilają komórki jelit. Powszechnie stosuje się ją jako zagęszczacz w farmacji i stanowi nawet połowę składu niektórych tabletek. Możesz znaleźć ją również w składzie lodów, majonezu czy w produktach typu „light”. Wówczas zastępuje tłuszcz, pozostawiając ich kremową konsystencję. Jeśli chcesz dowiedzieć się, czy produkt zawiera celulozę, szukaj na opakowaniu symbolu E460.

Celuloza – właściwości i zastosowanie w energetyce

Skoro wiesz już, co to jest celuloza i jakie ma zastosowanie, pewnie zastanawiasz się, dlaczego jej kwestia poruszana jest w kontekście OZE. Od kilkunastu lat stale rozwija się produkcja biopaliw, które mają za zadanie zastąpić produkty pochodzące z ropy naftowej. Pozyskiwane są głównie w formie alkoholi, które wytwarza się w procesie fermentacji roślin. Dotychczas wykorzystuje się przede wszystkim rzepak, pszenicę czy buraki cukrowe. We wszystkich tych roślinach znajduje się skrobia i to właśnie ona ma ogromny wpływ na procesy fermentacyjne. 

Choć skrobia jest bardzo wydajna i uzyskany z niej alkohol podczas spalania daje sporo energii, nie jest tak powszechna w przyrodzie, jak właśnie celuloza. Jest to zasób, który można wykorzystywać do produkcji wydajnych paliw wysokoenergetycznych. Częściowo trwają już prace produkcyjne paliw wykorzystujących właściwości celulozy. Jednak na obecnym poziomie technologicznym produkcja na skalę przemysłową jest nieopłacalna. 

Badania nad celulozą

Ze względu na ogromne zasoby i wysoką wydajność energetyczną celulozy na świecie nie ustają badania nad tą substancją. Mają one doprowadzić nie tylko do lepszego poznania jej struktury. Naukowcy chcą wpłynąć na większą opłacalność produkcji biopaliw z tego węglowodanu. 

Obecnie badania naukowe prowadzone są niejako w dwóch kierunkach. Pierwszym z nich są badania mające na celu dokładne poznanie struktury celulozy. Znamy ten materiał występujący w formie skrystalizowanej choćby w algach. Wciąż jednak niejasna jest jej nieuporządkowana struktura, która stanowi nawet połowę składu celulozy występującej w drewnie. Taka wiedza pozwoliłaby uzyskiwać ten składnik łatwiej i w większych ilościach. 

Druga gałąź badań to próba wyselekcjonowania roślin, których skład zawierałby największą procentową ilość celulozy. Naukowcy dopuszczają modyfikacje znanych obecnie roślin dla uzyskania odpowiednich gatunków. Roślina powinna być łatwa w uprawie, charakteryzować się szybkim wzrostem i dostarczać odpowiednią ilość wspomnianego materiału. Dzięki temu uda się poprawić wydajność procesów produkcyjnych, co wpłynie także na niższe koszty. Spore nadzieje wiąże się z kostrzewą siną, czyli popularną trawą ogrodową. 

Biopaliwa i ich wpływ na środowisko 

Nie powinno nikogo dziwić, że badania nad nowymi paliwami stają się coraz bardziej gorączkowe. Wielu ekspertów coraz głośniej mówi o tym, że zasoby ropy naftowej kończą się. Obecnie korzystamy z kiepskiej jakości produktu, którego jeszcze kilka dekad wcześniej wcale nie bralibyśmy pod uwagę w kontekście wydobywczym. Choć wzrasta zapotrzebowanie na paliwa, to wydobycie nie zwiększa się proporcjonalnie. Można uznać to za próbę wpływania potentatów na cenę surowca, ale bardziej prawdopodobne są braki w zasobach. 

Druga kwestia dotyczy zanieczyszczenia środowiska. Paliwa pochodzące z ropy naftowej w wyniku spalania emitują ogromne ilości dwutlenku węgla. To powoduje podniesienie się temperatury na Ziemi i prowadzi do nieodwracalnych zmian w ekosystemie. Dlatego ograniczenie wykorzystywania i zastąpienie ich alternatywną energią może być sposobem na zahamowanie tego procesu. Dlatego tak ważna dla przyszłości środowiska naturalnego wydaje się celuloza, a także odnawialne źródła energii. 

Możesz się zastanawiać, dlaczego celuloza i wszystkie biopaliwa uznawane są za ekologiczne źródła energii. Przecież poddawane są podobnym procesom spalania jak gaz ziemny czy ropa. W dodatku tu także produktem ubocznym jest dwutlenek węgla. Jednak rośliny realnie wpływają na ograniczenie dwutlenku węgla w atmosferze w czasie swojego wzrostu. Uważa się, że w okresie wzrostu pobierają z powietrza tyle samo CO₂, co wytwarzają w czasie spalania. Pod tym względem są więc neutralne dla środowiska. Dodatkowo rośliny są w pełni odnawialnym źródłem energii, a ich zasoby zależą wyłącznie od liczby upraw. 

Przyszłością paliw jest celuloza?

Obecnie celuloza częściej trafia na nasze talerze niż do samochodów. Nie można jednak ignorować tego zasobu z kilku powodów. Przede wszystkim można wytwarzać z niej energię czystą, w minimalny lub żaden sposób negatywnie wpływającą na środowisko. W okresie braku tradycyjnych zasobów ludzkość i tak będzie zmuszona do przerzucenia się na alternatywne rozwiązania. Dlatego lepiej mieć przygotowane rozwiązanie na taką okoliczność. Choć paliwa celulozowe to melodia przyszłości, nie można tracić z oczu tego zagadnienia. Pewnie za kilka lat, wraz z rozwojem techniki, staną się one równie popularne, jak turbiny wiatrowe lub panele solarne.