Organosolv
ઔદ્યોગિક કાગળ બનાવવાની પ્રક્રિયાઓમાં, ઓર્ગેનોસોલ્વ એક પલ્પિંગ તકનીક છે જે લિગ્નિન અને હેમિસેલ્યુલોઝને દ્રાવ્ય બનાવવા માટે કાર્બનિક દ્રાવકનો ઉપયોગ કરે છે. તે પલ્પ અને કાગળ ઉત્પાદન અને સેલ્યુલોઝને બળતણ ઇથેનોલમાં અનુગામી રૂપાંતર માટે બાયોરિફાઇનિંગ બંનેના સંદર્ભમાં માનવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાની શોધ થિયોડોર ક્લેઇનર્ટ દ્વારા 1968માં ક્રાફ્ટ પલ્પિંગના પર્યાવરણને અનુકૂળ વિકલ્પ તરીકે કરવામાં આવી હતી. ક્રાફ્ટ અથવા સલ્ફાઇટ પલ્પિંગ જેવી અન્ય લોકપ્રિય પદ્ધતિઓની સરખામણીમાં ઓર્ગેનોસોલ્વના ઘણા ફાયદા છે. ખાસ કરીને, પ્રમાણમાં ઉચ્ચ ગુણવત્તાની લિગ્નિન મેળવવાની ક્ષમતા પ્રક્રિયા પ્રવાહમાં મૂલ્ય ઉમેરે છે જેને અન્યથા કચરો માનવામાં આવે છે. ઓર્ગેનોસોલ્વ દ્રાવકો નિસ્યંદન દ્વારા સરળતાથી પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે, જે ઓછા જળ પ્રદૂષણ તરફ દોરી જાય છે અને સામાન્ય રીતે ક્રાફ્ટ પલ્પિંગ સાથે સંકળાયેલી દુર્ગંધને દૂર કરે છે. સોલવન્ટ ઓર્ગેનોસોલ્વ પલ્પિંગમાં 140 થી 220 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધીના તાપમાને જલીય કાર્બનિક દ્રાવક સાથે ચિપ કરેલા લાકડા જેવા લિગ્નોસેલ્યુલોસિક ફીડસ્ટોકનો સંપર્ક કરવાનો સમાવેશ થાય છે. આનાથી આલ્ફા એરિલ-ઈથર લિંક્સના હાઇડ્રોલાઇટિક ક્લેવેજ દ્વારા દ્રાવક પ્રણાલીમાં દ્રાવ્ય હોય તેવા ટુકડાઓમાં લિગ્નિન તૂટી જાય છે. ઉપયોગમાં લેવાતા દ્રાવકોમાં એસિટોન, મિથેનોલ, ઇથેનોલ, બ્યુટેનોલ, ઇથિલિન ગ્લાયકોલ, ફોર્મિક એસિડ અને એસિટિક એસિડનો સમાવેશ થાય છે. પાણીમાં દ્રાવકની સાંદ્રતા 40 થી 80 ટકા સુધીની હોય છે. ઉચ્ચ ઉકળતા દ્રાવકોને પ્રક્રિયાના નીચા દબાણનો ફાયદો છે. નિસ્યંદન દ્વારા વધુ મુશ્કેલ દ્રાવક પુનઃપ્રાપ્તિ સામે આનું વજન કરવામાં આવે છે. ખર્ચ અને સરળ પુનઃપ્રાપ્તિને કારણે ઇથેનોલને પસંદગીના દ્રાવક તરીકે સૂચવવામાં આવ્યું છે. બ્યુટેનોલ અન્ય દ્રાવકો કરતાં વધુ લિગ્નિનને દૂર કરે છે અને પાણીમાં અસ્પષ્ટતાને કારણે દ્રાવકની પુનઃપ્રાપ્તિ સરળ બને છે, તેમ છતાં તેની ઊંચી કિંમત તેના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. પલ્પ ઉત્પાદન માટે અસંખ્ય લેખકો અહેવાલ આપે છે કે ઇથેનોલ-પાણીના દ્રાવણ સાથે પલ્પ કરવાથી ક્રાફ્ટ પલ્પ કરતાં લિગ્નિન મુક્ત પલ્પ ઉપજ 4-4.5% વધારે મળે છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા દ્રાવકો એસીટોન અને ઇથેનોલની પલ્પ ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં તપાસ કરવામાં આવી છે. એસિટોન અથવા ઇથેનોલના 40 ટકા મિશ્રણ સાથે ઘઉંના ભૂસાને પાણી સાથે પલ્પ કરવા માટે સારા પલ્પ ગુણધર્મો આપવા માટે 180 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર 60 મિનિટની જરૂર પડે છે. કાર્બનિક દ્રાવકોનો ઉપયોગ લગભગ હંમેશા વરાળનું દબાણ ઘટાડવા અને હેમિસેલ્યુલોઝને દ્રાવ્ય બનાવવા માટે પીએચ ઘટાડવા જેવી પ્રક્રિયા વિચારણાઓ માટે પાણી સાથે મિશ્રણ તરીકે થાય છે. સ્ટ્રો, ખોઈ વગેરે જેવા વાર્ષિક નવીનીકરણીય બિન-લાકડાના રેસા સ્ત્રોતોમાંથી પલ્પના ઉત્પાદન માટે આજે માત્ર કેટલીક નાની ઓર્ગેનોસોલ્વ પલ્પ મિલો ચલાવવામાં આવે છે. ઇંધણ ઇથેનોલ ઉત્પાદન માટે તાજેતરમાં, બીજી પેઢીના બાયોફ્યુઅલની લોકપ્રિયતાને કારણે, ઓર્ગેનોસોલ્વ પ્રક્રિયાને બાયોઇથેનોલ ઉત્પાદનના સંદર્ભમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવી છે. ઓર્ગેનોસોલ્વ પ્રક્રિયામાંથી સેલ્યુલોઝ ગ્લુકોઝમાં એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસિસ માટે સંવેદનશીલ હોય છે, ત્યારબાદ ઇથેનોલને પાતળું કરવા માટે આથો આવે છે. માઉન્ટેન-બીટલ-કિલ્ડ લોજપોલ પાઈનના ઓર્ગેનોસોલ્વ અપૂર્ણાંકથી 97 ટકા ગ્લુકોઝમાં રૂપાંતર થયું છે. પાન એટ અલ. 170 ડિગ્રી સેલ્સિયસ, 1.1 ટકા ડબલ્યુ/ડબલ્યુ એચ2એસઓ4,65 ટકા વી/વી ઇથેનોલનો ઉપયોગ કરીને 60 મિનિટ માટે 79 ટકા લિગ્નિન પુનઃપ્રાપ્ત કર્યું. વધુમાં, ઇથેનોલ ઓર્ગેનોસોલ્વ પ્રિ-ટ્રીટેડ ચોખાના ભૂસાનો ઉપયોગ એન્ટરોબેક્ટર એરોજેન્સનો ઉપયોગ કરીને બાયોહાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આરએસએમનો ઉપયોગ કરીને હાઇડ્રોજનની ઉપજ, શેષ બાયોમાસ અને લિગ્નિન પુનઃપ્રાપ્તિ પર તાપમાન (120-180 °C), રહેઠાણનો સમય (30-90 મિનિટ) અને ઇથેનોલની સાંદ્રતા (45-75% v/v) ની અસરની તપાસ કરવામાં આવી હતી. મહત્તમ પરિસ્થિતિઓમાં ગ્લુકોઝની સાંદ્રતા સારવાર ન કરાયેલ સ્ટ્રોની 4.22-fold હતી. લિગ્નિન પુનઃપ્રાપ્તિ ઇથિલિન ગ્લાયકોલ ઓર્ગેનોસોલ્વ પલ્પિંગમાંથી લિગ્નિનની પુનઃપ્રાપ્તિ એસિડિફાઇડ પાણી સાથે 3 ગણા મંદન દ્વારા પ્રભાવિત થઈ શકે છે. લિગ્નિન અવક્ષેપિત થાય છે અને 0.5 થી 2.5 માઇક્રોન સુધીના ગોળાકાર એકત્રીકરણ બનાવે છે. ગાળણ, જ્યારે સમય માંગી લે છે, તે પછી સૌથી વધુ અસરકારક છે જ્યારે મિશ્રણ ગરમ હોય છે (> 100 ° સે). પુનઃપ્રાપ્તિ ગાળણક્રિયા અથવા સેન્ટ્રીફ્યુગેશન દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ઓર્ગેનોસોલ્વ લિગ્નિનની હાઇડ્રોફોબિક પ્રકૃતિને કારણે, ઓર્ગેનોસોલ્વ લિગ્નિનનું ફ્લોટેશન ક્રાફ્ટ લિગ્નિનના ફ્લોટેશન માટે જરૂરી એકત્રીકરણ અને અવક્ષેપક એજન્ટોના ઉપયોગ વિના અસરકારક છે. પ્રક્રિયાઓ ઓર્ગેનોસેલ ઓર્ગેનોસેલ આશરે 50 ટકા મિથેનોલ સોલ્યુશન્સ સાથે બે તબક્કાના ઓર્ગેનોસોલ્વનો ઉપયોગ કરે છે. બીજા તબક્કામાં સૂકા લાકડાના 30 ટકા ડબલ્યુ/ડબલ્યુ લોડ કરીને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ ઉમેરવામાં આવે છે. બીજા તબક્કામાંથી લિગ્નિનને ફોસ્ફોરિક એસિડ ઉમેરીને ત્યાં સુધી અલગ કરવામાં આવે છે જ્યાં સુધી 4.0 નું pH ન પહોંચે. આલ્કોહોલ પલ્પિંગ એન્ડ રિકવરી (એપીઆર) પ્રક્રિયા 3 તબક્કામાં લાકડાની સારવાર કરે છે, જેમાં દરેક વધુને વધુ સ્વચ્છ દ્રાવકનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રક્રિયાના મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો નિષ્કર્ષણનો સમય, તાપમાન, દ્રાવકની રચના અને pH છે. પાયલોટ પ્લાન્ટની કામગીરીએ દર્શાવ્યું છે કે ઇથેનોલ પલ્પિંગ ઓછા ખર્ચે સલ્ફાઇટ પલ્પ કરતાં બહેતર પલ્પ ઉત્પન્ન કરે છે. ઉચ્ચ ઉપજમાં લિગ્નિન અને હેમિસેલ્યુલોઝ પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે. 1987માં એપીઆર પ્રક્રિયાનું નામ બદલીને એલ્સેલ પ્રક્રિયા કરવામાં આવ્યું હતું. આ પ્રક્રિયા 180 થી 210 ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને 2-3.5 MPa તાપમાન પર લાકડાને અલગ પાડવા માટે જલીય ઇથેનોલ દ્રાવણ (40-60% v/v) નો ઉપયોગ કરે છે. દ્રાવક અચાનક બાષ્પીભવન, વરાળ ઘનીકરણ અને વેક્યૂમ સ્ટ્રીપિંગ દ્વારા પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે. એક પ્રદર્શન ઓર્ગેનોસોલ્વ પલ્પ મિલ મિરામિચી, ન્યૂ બ્રુન્સવિક, કેનેડામાં 1989 થી 1996 સુધી એલ્સેલ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને કાર્યરત હતી. 1997માં જ્યારે હેજ ફંડ્સ દ્વારા લેવામાં આવ્યું ત્યારે રીપેપે આ પ્રક્રિયામાં આઇપીની માલિકી મેળવી હતી. પાયલોટ પ્લાન્ટમાં બહેતર પર્યાવરણીય કામગીરી, ઉત્તમ બ્લીચ્ડ પલ્પ, 300 ટન/દિવસનું આર્થિક રીતે આકર્ષક પ્રમાણ અને વ્યાપારી રીતે આકર્ષક પેટા-ઉત્પાદનો હતા. એવું કહેવામાં આવે છે કે આ તકનીકનો ઉપયોગ મજબૂત લાકડાના સંસાધનોના નાના પ્રદેશોનો ઉપયોગ કરવા માટે થઈ શકે છે જે આધુનિક કદની ક્રાફ્ટ મિલને ટેકો આપી શકતા નથી. ફ્રાન્સમાં સી. આઈ. એમ. વી. પ્રક્રિયા કોમ્પેગ્ની ઇન્ડસ્ટ્રીયલ ડી લા માટેરીયર વેગટેલએ એક એવી પ્રક્રિયા વિકસાવી છે જેમાં ઘઉંના સ્ટ્રોને વાતાવરણીય દબાણ હેઠળ 105 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર 3.5 કલાક માટે એસિટિક એસિડ/ફોર્મિક એસિડ/પાણી (30/55/15 v/v/v) સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. મેળવેલા રેસાની તપાસ કરવામાં આવે છે અને તેને બ્લીચ કરવામાં આવે છે. આ પરિસ્થિતિઓમાં લિગ્નિન ઓગળી જાય છે અને હેમિસેલ્યુલોઝને ઓલિગો અને મોનોસેકરાઇડ્સમાં હાઇડ્રોલાઇઝ કરવામાં આવે છે. ઓર્ગેનિક એસિડ રસોઈના દારૂની સાંદ્રતા દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને પછી પાણી અને ઉચ્ચ દબાણ ગાળણ ઉમેરીને લિગ્નિન અવક્ષેપિત થાય છે. ફિનલેન્ડના ઔલુમાં ચેમ્પોલિસ પ્રોસેસ ચેમ્પોલિસ લિમિટેડે 1995 થી એક પ્રક્રિયા ખ્યાલ વિકસાવ્યો છે, જ્યાં કોઈપણ લિગ્નોસેલ્યુલોસિક તંતુમય બાયોમાસ સ્રોતોને કોમ્પેક્ટ પ્રક્રિયામાં ફોર્મિક એસિડ (બાયોસોલ્વન્ટ) સાથે અલગ કરવામાં આવે છે. કહેવાતી "ફોર્મિકો" તકનીકમાં બાષ્પીભવન અને નિસ્યંદન દ્વારા સંપૂર્ણ બાયોસોલ્વન્ટ પુનઃપ્રાપ્તિનો સમાવેશ થાય છે જેથી પાણીની ઓછામાં ઓછી જરૂરિયાત અને પ્રવાહી વિસર્જન સાથે બંધ-લૂપ પ્રક્રિયા કરી શકાય. ડીલિગ્નિફિકેશન પસંદગીયુક્ત રીતે લિગ્નોસેલ્યુલોઝ ઘટકોને સેલ્યુલોસિક ફાઇબર, હેમિસેલ્યુલોઝ અને લિગ્નિનમાં વિભાજિત કરે છે. હેમિસેલ્યુલોઝનો એક ભાગ ફરફ્યુરલ અને એસિટિક એસિડ પર પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે નિસ્યંદન પ્રક્રિયામાં ઉચ્ચ કક્ષાના વ્યાપારી ઉત્પાદનોમાં પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે. સ્વચ્છ સેલ્યુલોસિક ફાઇબરનો ઉપયોગ વિવિધ હાઇ-એન્ડ પેકેજિંગ અને કાપડના હેતુઓ (હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે સરળતાથી વિરંજન) માં થાય છે, અથવા હાઈ-પ્યોરિટી ગ્લુકોઝમાં હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ થાય છે જે સહેલાઈથી બાયોકેમિકલ્સમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અથવા ગ્લુકોઝને સરળતાથી બાયોઇથેનોલમાં આથો આવે છે. ડિલિગ્નિફિકેશન પછી ઓગળેલા હેમિસેલ્યુલોઝ અને લિગ્નિન બાષ્પીભવનમાં કેન્દ્રિત થાય છે અને ઇથેનોલમાં આથો લાવવા અથવા બાયોકેમિકલ્સમાં રૂપાંતર માટે યોગ્ય હેમિસેલ્યુલોઝ અપૂર્ણાંક ઉત્પન્ન કરવા માટે અલગ પડે છે. અલગ કરાયેલ લિગ્નિન સલ્ફર-મુક્ત હોય છે અને તેનો ઉપયોગ અશ્મિભૂત સુગંધની જગ્યાએ ઉચ્ચ-સ્તરના ઉપયોગોમાં થાય છે. અમેરિકન સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (એએસટી) પ્રક્રિયા શિકાગો, ઇલિનોઇસ, યુએસએ સ્થિત અમેરિકન સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (એએસટી) એ એક એવી પ્રક્રિયા વિકસાવી છે જે પેટન્ટ કરાયેલી બીજી પેઢીની ઓર્ગેનોસોલ્વ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને કોઈપણ પ્રકારના બાયોમાસને 10 થી વધુ ઔદ્યોગિક સૂક્ષ્મ રસાયણો, કાર્બનિક મધ્યસ્થીઓ અને દ્રાવકોમાં રૂપાંતરિત કરે છે. વોસાઉ, વિસ્કોન્સિનમાં સ્થિત 2 ટન/દિવસની ઉત્પાદન સુવિધા સાથે, એએસટી ઉચ્ચ ગુણવત્તાની પલ્પ, ગ્લુકોઝ, ફ્રુક્ટોઝ અને લિગ્નિન પણ બનાવી શકે છે. એએસટી પ્રક્રિયા સાથે, લિગ્નોસેલ્યુલોસિક બાયોમાસને સલ્ફ્યુરિક એસિડ, પાણી, બ્યુટેનોલ અને અન્ય કાર્બનિક દ્રાવકો, પાણી, કાર્બનિક અથવા અકાર્બનિક એસિડ અને 150 થી 200 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર એકથી ત્રણ કલાક માટે ઉત્પ્રેરક સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. પરિણામો ફાઇબર ઉત્પન્ન કરે છે જે કાગળના ઉત્પાદનો માટે સ્ક્રીનીંગ અને બ્લીચ કરવામાં આવે છે. આ પરિસ્થિતિઓમાં, લિગ્નિન કાર્બનિક દ્રાવકમાં ઓગળી જાય છે અને હેમિસેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ વધુ કાર્બનિક દ્રાવક બનાવવા માટે થાય છે. કાર્બનિક દ્રાવકો રસોઈના દારૂમાંથી પાણીને અલગ કરીને એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને પછી પાણી, ગરમી અને ગાળણ ઉમેરીને લિગ્નિનને અવક્ષેપિત કરવામાં આવે છે. બ્લૂમ પ્રક્રિયા બ્લૂમ પ્રક્રિયા લુઝેનમાં ઇ. પી. એફ. એલ. ખાતે વિકસાવવામાં આવી હતી અને બ્લૂમ બાયોરેન્યુએબલ્સ સાર્લ દ્વારા તેનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું છે. આ પદ્ધતિ સંરક્ષણ રસાયણશાસ્ત્ર પર આધારિત છે જે લિગ્નિન અને C5 શર્કરાના ઘનીકરણને અટકાવે છે. સંદર્ભો કાગળ બનાવવાની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પલ્પ અને કાગળ ઉદ્યોગ