Tarımsal Atıklardan Selüloz Nanokristallerinin Eldesi, Karakteristik Özellikleri ve Uygulama Alanları

Selüloz nanokristalleri 5-70 nm çapında, 100 nm ile birkaç mikrometre boyutunda, kristallik derecesi yüksek, çubuk şeklinde parçacıklar olup, lignoselülozik hammadde kaynaklarından elde edilmektedir. Son yıllarda selüloz nanokristallerinin eldesinde, tarım ürünlerinin işlenmesi sırasında ortaya çıkan kök, sap, saman, yaprak ve kabuk vb. atıkların lignoselülozik hammadde kaynağı olarak kullanımının ekonomik ve çevresel nedenlerden dolayı hız kazandığı görülmektedir. Mısır koçanı, şeker kamışı küspesi, pirinç ve buğday samanı vb. tarımsal atıklardan selüloz nanokristallerinin eldesi; (i) ön işlemler-yıkama, öğütme (ii) saflaştırma (hemiselüloz ve ligninin uzaklaştırılması) ve saf selüloz liflerinin eldesi, (iii) kimyasallarla muamele-asit hidrolizi olmak üzere üç temel adımda gerçekleştirilmektedir. Selüloz nanokristallerin karakteristik özelliklerinin elde edildiği bitkinin türüne, ekstraksiyon koşullarına bağlı olarak değiştiği bilinmektedir. Selüloz nanokristalleri kompozit malzemelerin üretiminde sentetik takviye ajanlarına alternatif, malzemenin mekaniksel ve bariyer özelliklerinin geliştirilmesine katkı sağlayan, doğada kendiliğinden bozunan, yenilenebilir bir malzemedir. Bu nedenle gıda ambalaj sektörü, otomotiv ve ilaçbilim başta olmak üzere, endüstrinin birçok dalındaki uygulamalar için sürdürülebilir ve çevre dostu bir malzeme olarak hizmet eder. Bu makalede; tarımsal ürünlerden selüloz nanokristallerinin eldesi, hammadde kaynağının karakterizasyon özelliklerine etkisi ve uygulamalarının incelendiği çalışmalar incelenmiştir. Cellulose nanocrystals (CNs) are rod-shaped particles with a high degree of crystallinity that can be measured from 100 nm up to several micrometers, and can have a diameter of between 5 to 70 nm. CNs can be obtained from lignocellulosic raw materials. In recent years, agricultural wastes such as roots, stems, straw, leaf and skin of agricultural products have been used as a lignocellulosic raw material source for the production of CNs. New sources have been significantly increased due to the economic and environmental reasons. The production of CNs from agricultural waste such as corn cob, bagasse, rice and wheat straw, etc. is carried out mostly in three main steps: (i) pretreatment – washing, milling, (ii) purification – the removal of hemicellulose and lignin, and the isolation of pure cellulose fibers, and (iii) chemical treatment (acid hydrolysis). The properties of CNs vary depending on their source and extraction condit