Orta yoğunlukta lif levha (MDF) tozundan nanokristalin selüloz üretimi

Bu çalışmada mobilya endüstrisinde önemli miktarlarda ve ince tanecikli bir atık olarak ortaya çıkan MDF tozundan, yüksek katma değerli bir ürün olan nanokristalin selülozun üretimi araştırılmıştır. MDF tozu basit bir fosforik asitle kaynatma önişlemine tabi tutulduktan sonra, etil alkol ile bir reaktörde yüksek sıcaklık ve basınçta uygulanan organosolv işlemi ile yapıdaki hemiselüloz ve ligninin kısmen uzaklaştırılması sağlanmıştır. Ardından ileri seviyede ligninin uzaklaştırılması için sodyum hipoklorit ile bir ağartma işlemine tabi tutularak yüksek selüloz içerikli bir ürün elde edildikten sonra, uygulanan oksalik asit hidroliz işlemiyle nanokristalin selüloz elde edilmiştir. Deneylerde kullanılan MDF tozu % 37,43 selülozun yanı sıra ekstraktif madde, hemiselüloz ve lignin içermektedir. % 0,5'lik H3PO4 çözeltisiyle asidik ön işleme tabi tutulan -75+100 mesh fraksiyonundaki MDF tozu, optimize edilmiş şartlar olan % 60 etanol çözeltisiyle 0,1 M NaOH katalizörlüğünde 120°C sıcaklığında 1:10 katı/sıvı oranında 60 dk süreyle reaktörde organosolv işlemine tabi tutularak selüloz içeriği % 58,4'e kadar çıkarılmıştır. Bu arada çözeltiye geçen ligninin kazanılmasına yönelik çalışmalar yapılmış olup, organosolv sıvısından ligninin, büyük ölçüde çöktürülerek kazanılmasının mümkün olduğu belirlenmiştir. Organosolv ürünü biyokütlenin selüloz içeriğinin arttırılması için, % 4 aktif klor içeren sodyum hipoklorit ile 3,5 saat kaynatılarak uygulanan bir ağartma işlemiyle % 89,32 selüloz, % 6,68 hemiselüloz ve % 4,0 lignin içeren bir ürün elde edilmiştir. Ön işlemler neticesinde elde edilen yüksek selüloz içeriğine sahip bu ürüne bir oksalik asit hidroliz işlemi uygulanmıştır. Gerçekleştirilen oksalik asit hidroliz işlemi için en uygun işlem şartları, Yüzey Yanıt Yöntemiyle deneysel tasarım tekniklerinden biri olan Merkezi Kompozit Dizayn tekniği ile tasarlanan deneylerle belirlenmiştir. Ürün verimini ve selüloz kristalinitesini maksimize ortalama partikül boyutunu da minimize edecek şekilde gerçekleştirilen optimizasyon çalışmasında en uygun deney şartları 98,2 οC sıcaklık, 6 M oksalik asit konsantrasyonu, 78,8 dk süre ve %1,14 H2SO4 katalizörü konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. Optimum şartlarda gerçekleştirilen hidroliz işlemi neticesinde elde edilen ürünün ortalama partikül boyutu 237 nm, kristalinitesi % 69,40 ve selüloz verimi % 30,95 olarak bulunmuştur. Sonuç olarak çalışmada kullanılan MDF tozunun nanokristalin selüloz üretimi için kullanılabilme potansiyeli olan bir hammadde olduğu ortaya konulmuştur.