Studies on Isolation of Cellulose Fibres from Waste Plant Biomass

• Autorzy: Kopania E. , Wietecha J. , Ciechańska D.

Warianty tytułu

PL

Badania nad wyodrębnianiem włókien celulozowych z jednorocznych odpadowych surowców roślinnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of cellulose fibre extraction from plant biomass including: rape, hemp and flax straws. The selected materials were treated by thermal/mechanical/chemical method in order to remove non-cellulosic components such as lignin, hemicellulose, and pectin as well as to obtain cellulosic material with suitable structure and properties necessary for the manufacture of nanofibres. It has been shown that the use of multistage chemical treatment using oxygen and peroxide compounds as delignifing agents for hemp and flax straws, allowed the safe removal of lignin and other non-cellulosic components without degradation of the cellulose fibres obtained, while maintaining a polymerization degree above 1000 units. It was found out that it is possible to obtain cellulose fibres from hemp and flax straws (type retted flax straw-fibre variety, flax straw-oil variety), which can be processed into cellulose micro-and nanofibres.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu wyodrębniania celulozowych składników włóknistych z różnych biomasowych surowców roślinnych między innymi: słomy rzepaku, słomy konopnej, a także słom lnianych. Badane surowce roślinne charakteryzowały się zróżnicowanym składem chemicznym pod względem zawartości celulozy, ligniny czy substancji nieorganicznych, co jest istotnym elementem wpływającym na możliwość wyodrębnienia z nich włókien celulozowych. Wybrane surowce roślinne poddano obróbce termiczno-mechaniczno-chemicznej, w wyniku której w różnym stopniu następowało oczyszczenie biomasy od z niecelulozowych składników (ligniny, hemicelulozy i pektyn) oraz przygotowanie surowca celulozowego o założonej strukturze i właściwościach niezbędnych do ich przerobu na formy nanowłókniste.

Słowa kluczowe

EN

waste plant biomass; cellulose fibres; cleaning; delignification

PL

biomasa odpadów roślinnych; włókna celulozowe; sprzątanie; delignifikacja

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 20, no. 6B (96)
• Strony: 167--172
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kopania E.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Wietecha J.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Ciechańska D.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

Bibliografia

• 1. Huda S, Reddy N, Karst D, Xu W, Yang W, Yang Y. Non-traditional biofibers for a new textile industry. J. Biobased Mater. Bioenergy 2007; 1 (2): 177–190.
• 2. Fiber Futures is a Sustainable-Future; http://www.sustainable- future.org/ futurefibers/solutions.html
• 3. Reddy N, Yang Y. Preparation and characterization of long natural cellulose fibres from wheat straw. J. Agric. Food Chem. 2007; 55; 21: 8570-8575.
• 4. Chen X, Yu J, Zhang Z, Lu C. Study on structure and thermal stability properties of cellulose fibers from rice straw. Carbohydrate Polymers 2011; 85; 1: 245-250.
• 5. Reddy N, Yang Y. Structure and properties of high quality natural cellulose fibers from cornstalks; Polymer 2005; 46: 5494–5500.
• 6. Reddy N, Yang Y. Properties and potential applications of natural cellulose fibers from cornhusks; Green Chem. 2005; 7: 190–195.
• 7. Reddy N, Yang Y. Structure and properties of natural cellulose fibers obtained from sorghum leaves and stems; J. Agric. Food Chem. 2007; 55; 14: 5569– 5574.
• 8. Sasa Sofyan Munawar Kenji Umemura Shuichi Kawai. Characterization of the morphological, physical, and mechanical properties of seven non-wood plant fiber bundles; J. Wood Sci. 2007; 53: 108– 113.
• 9. Sinha MK. The use of banana-plant fibre as a substitute for jute. J. Textile Inst. 1974; 65; 27: 27–33.
• 10. Costa SM, Mazzola PG, Silva JCAR, Pahl R, Pessoa Jr. A, Costa SA. Use of sugar cane straw as a source of cellulose for textile fiber production. Industrial Crops and Products 2013; 42: 189–194.
• 11. Bodors E, Baley Ch. Study of the tensile properties of stinging nettle fibres. Mat. Lett. 2008; 62; 14: 2143-2145.
• 12. www.faostat.fao.org
• 13. Reddy N, Yang Y. Natural cellulose fibers from soybean straw. Bioresource Technology 2009; 100: 3593–3598.
• 14. Herrick FW, Casebier RL, Hamilton JK, Sandberg KR. Microfibrillated cellulose: Morphology and accessibility. Journal of Applied Polymer Science, Applied Polymer Symposium 1983; 37: 797– 813.
• 15. Turbak AF, Snyder FW, Sandberg KR. Microfibrillated cellulose, a new cellulose product: Properties, uses, and commercial potential. Journal of Applied Polymer Science, Applied Polymer Symposium 1983; 37: 815–827.
• 16. Ayse Alemdar, Mohini Sain. Isolation and characterization of nanofibers from agricultural residues – Wheat straw and soy hulls. Bioresource Technology 2008; 99: 1664–1671.
• 17. Okahisa Y, Abe K, Nogi M, Nakagaito AN, Nakatani T, Yano H. Effects of delignification in the production of plant-based cellulose nanofibers for optically transparent nanocomposites. Composites Science and Technology 2011; 71: 1342–1347.
• 18. Deepa B, Eldho Abraham, Bibin Mathew Cherian, Bismarck A, Blaker JJ, Laly A. Pothan, Alcides Lopes Leao, Sivoney Ferreira de Souza, Kottaisamy M. Structure, morphology and thermal characteristics of banana nano fibers obtained by steam explosion. Bioresource Technology 2011; 102: 1988–1997.
• 19. Eliangela de Morais Teixeira, Thalita Jessika Bondancia, Kelcilene Bruna Ricardo Teodoro, Ana Carolina Correa, Jose Manoel Marconcini, Luiz Henrique Caparelli Mattoso. Sugarcane bagasse whiskers: Extraction and characterizations. Industrial Crops and Products 2011; 33: 63–66.
• 20. http://www.ecbartos.pl/biomasa.html
• 21. Stupińska H, Milczarek S, Madaj J, Palenik J. A producing method of bleached paper-pulp from stems of bast plants (in Polish). Pat appl. P. 198456, 2008.
• 22. Stupińaska H, Milczarek S, Madaj J, Palenik J, Wójcik M, Grządzielewski P. A producing method of a long-fibrous paper-pulp from fibres of bast plants (in Polish). Pat appl. P. 197602, 2008.
• 23. Kopania E. Study of the ability of hydrogen peroxide and Rother organic and inorganic derivatives in non-chlorine bleaching of wood pulps. PhD Thesis, Łódź, 2005.
• 24. Wandelt P. Technologia celulozy i papieru Cz. 1. Technologia mas włóknistych. WSiP Ed. II. Warszawa, 1996.