Organosolv
औद्योगिक कागज बनाने की प्रक्रियाओं में, ऑर्गेनोसॉल्व एक पल्पिंग तकनीक है जो लिग्निन और हेमिसेल्युलोज को घुलनशील बनाने के लिए एक कार्बनिक विलायक का उपयोग करती है। इसे लुगदी और कागज निर्माण दोनों के संदर्भ में माना गया है और बाद में सेलूलोज़ को ईंधन इथेनॉल में बदलने के लिए जैव शोधन किया गया है। इस प्रक्रिया का आविष्कार थियोडोर क्लेनर्ट ने 1968 में क्राफ्ट पल्पिंग के पर्यावरण के अनुकूल विकल्प के रूप में किया था। क्राफ्ट या सल्फाइट पल्पिंग जैसी अन्य लोकप्रिय विधियों की तुलना में ऑर्गेनोसॉल्व के कई फायदे हैं। विशेष रूप से, अपेक्षाकृत उच्च गुणवत्ता वाले लिग्निन को प्राप्त करने की क्षमता एक प्रक्रिया धारा में मूल्य जोड़ती है जिसे अन्यथा अपशिष्ट माना जाता है। ऑर्गेनोसॉल्व सॉल्वैंट्स को आसवन द्वारा आसानी से पुनर्प्राप्त किया जाता है, जिससे कम जल प्रदूषण होता है और आमतौर पर क्राफ्ट पल्पिंग से जुड़ी गंध का उन्मूलन होता है। सॉल्वैंट्स ऑर्गेनोसॉल्व पल्पिंग में 140 से 220 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर जलीय कार्बनिक विलायक के साथ चिप्ड लकड़ी जैसे लिग्नोसेलुलोसिक फीडस्टॉक से संपर्क करना शामिल है। यह लिग्निन को अल्फा एरिल-ईथर लिंक के हाइड्रोलाइटिक दरार से टुकड़ों में टूटने का कारण बनता है जो विलायक प्रणाली में घुलनशील होते हैं। उपयोग किए जाने वाले सॉल्वैंट्स में एसीटोन, मेथनॉल, इथेनॉल, ब्यूटेनॉल, एथिलीन ग्लाइकोल, फॉर्मिक एसिड और एसिटिक एसिड शामिल हैं। जल में विलायक की सांद्रता 40 से 80 प्रतिशत तक होती है। उच्च क्वथनांक सॉल्वैंट्स में कम प्रक्रिया दबाव का लाभ होता है। आसवन द्वारा अधिक कठिन विलायक पुनर्प्राप्ति के खिलाफ इसका वजन किया जाता है। लागत और आसान वसूली के कारण इथेनॉल को पसंदीदा विलायक के रूप में सुझाया गया है। हालांकि ब्यूटेनॉल को अन्य सॉल्वैंट्स की तुलना में अधिक लिग्निन को हटाने के लिए दिखाया गया है और पानी में विसंगति के कारण सॉल्वेंट रिकवरी को सरल बनाया गया है, इसकी उच्च लागत इसके उपयोग को सीमित करती है। गूदा उत्पादन के लिए कई लेखकों का कहना है कि इथेनॉल-पानी के घोल के साथ गूदा बनाने से क्राफ्ट गूदे की तुलना में लिग्निन मुक्त गूदे की उपज 4-4.5% अधिक होती है। गूदे के गुणों के संबंध में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले विलायक एसीटोन और इथेनॉल की जांच की गई है। एसीटोन या इथेनॉल के 40 प्रतिशत मिश्रण के साथ पानी के साथ गेहूं के पुआल के गूदे को अच्छे गूदे के गुण देने के लिए 180 डिग्री सेल्सियस पर 60 मिनट की आवश्यकता होती है। कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग लगभग हमेशा पानी के साथ मिश्रण के रूप में किया जाता है जैसे कि वाष्प के दबाव को कम करना और हेमिसेल्युलोज को भी घुलनशील बनाने के लिए पीएच को कम करना। आज केवल कुछ छोटी ऑर्गेनोसॉल्व पल्प मिलें वार्षिक नवीकरणीय गैर-लकड़ी फाइबर स्रोतों जैसे पुआल, खोई आदि से लुगदी के उत्पादन के लिए चलाई जाती हैं। ईंधन इथेनॉल उत्पादन के लिए हाल ही में, दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन की लोकप्रियता के कारण, जैविक इथेनॉल उत्पादन के संदर्भ में ऑर्गेनोसॉल्व प्रक्रिया पर विचार किया गया है। ऑर्गेनोसॉल्व प्रक्रिया से सेलूलोज़ ग्लूकोज में एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस के लिए अतिसंवेदनशील होता है जिसके बाद इथेनॉल को पतला करने के लिए किण्वन होता है। माउंटेन-बीटल-किल्ड लॉजपोल पाइन के ऑर्गेनोसॉल्व अंशन से 97 प्रतिशत ग्लूकोज में परिवर्तित हो गया है। पैन एट अल। 170 डिग्री सेल्सियस, 1 प्रतिशत डब्ल्यू/डब्ल्यू एच2एसओ4,65 प्रतिशत वी/वी इथेनॉल का उपयोग करके 60 मिनट के लिए लिग्निन का 79 प्रतिशत पुनर्प्राप्त किया। इसके अलावा, इथेनॉल ऑर्गेनोसोल्व पूर्व-उपचारित चावल के भूसे का उपयोग एंटरोबैक्टर एयरोजेन्स का उपयोग करके बायोहाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया गया था। आरएसएम का उपयोग करके हाइड्रोजन उपज, अवशिष्ट बायोमास और लिग्निन पुनर्प्राप्ति पर तापमान (120-180 डिग्री सेल्सियस), निवास समय (30-90 मिनट), और इथेनॉल सांद्रता (45-75% वी/वी) के प्रभाव की जांच की गई। इष्टतम स्थितियों में अनुपचारित पुआल की ग्लूकोज सांद्रता 4.22-fold थी। लिग्निन पुनर्प्राप्ति एथिलीन ग्लाइकोल ऑर्गेनोसोल्व पल्पिंग से लिग्निन की पुनर्प्राप्ति अम्लीय पानी के साथ 3 गुना डाइल्यूशन द्वारा प्रभावित की जा सकती है। लिग्निन अवक्षेपित होता है और 0.5 से 2.5 माइक्रोन तक के गोलाकार समुच्चय बनाता है। निस्पंदन, जबकि समय लेने वाला, तब सबसे प्रभावी होता है जब मिश्रण गर्म होता है (> 100 डिग्री सेल्सियस)। निस्पंदन या अपकेंद्रण द्वारा पुनर्प्राप्ति प्राप्त की जा सकती है। ऑर्गेनोसोल्व लिग्निन की हाइड्रोफोबिक प्रकृति के कारण, ऑर्गेनोसोल्व लिग्निन का फ्लोटेशन क्राफ्ट लिग्निन के फ्लोटेशन के लिए आवश्यक संग्रह और अवक्षेपक एजेंटों के उपयोग के बिना प्रभावी है। प्रक्रिया ऑर्गेनोसेल ऑर्गेनोसेल लगभग 50 प्रतिशत मेथनॉल समाधान के साथ दो-चरण वाले ऑर्गेनोसोल्व का उपयोग करता है। सोडियम हाइड्रॉक्साइड को दूसरे चरण में सूखी लकड़ी के 30 प्रतिशत डब्ल्यू/डब्ल्यू के लोडिंग पर जोड़ा जाता है। दूसरे चरण से लिग्निन को फॉस्फोरिक एसिड जोड़कर तब तक अलग किया जाता है जब तक कि 4.0 का पी. एच. न पहुँच जाए। एलसेल द अल्कोहल पल्पिंग एंड रिकवरी (ए. पी. आर.) प्रक्रिया लकड़ी का 3 चरणों में उपचार करती है, जिनमें से प्रत्येक में तेजी से स्वच्छ विलायक का उपयोग किया जाता है। महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंड निष्कर्षण समय, तापमान, विलायक संरचना और पीएच हैं। पायलट संयंत्र संचालन से पता चला है कि इथेनॉल पल्पिंग कम लागत पर सल्फाइट पल्प से बेहतर पल्प का उत्पादन करता है। लिग्निन और हेमिसेल्युलोज उच्च पैदावार में पुनर्प्राप्त किए जाते हैं। 1987 में ए. पी. आर. प्रक्रिया का नाम बदलकर एलसेल प्रक्रिया कर दिया गया। यह प्रक्रिया 180 से 210 डिग्री सेल्सियस और 2-3.5 MPa तापमान पर लकड़ी को अलग करने के लिए जलीय इथेनॉल समाधान (40-60% v/v) का उपयोग करती है। विलायक को त्वरित वाष्पीकरण, वाष्प संघनन और वैक्यूम स्ट्रिपिंग के साथ पुनर्प्राप्त किया जाता है। एक प्रदर्शन ऑर्गेनोसॉल्व पल्प मिल मिरामिची, न्यू ब्रंसविक, कनाडा में 1989 से 1996 तक एल्सेल प्रक्रिया का उपयोग करके संचालित किया गया। 1997 में हेज फंड द्वारा अधिग्रहण किए जाने पर रीपैप के पास इस प्रक्रिया के लिए आई. पी. का स्वामित्व था। पायलट संयंत्र में बेहतर पर्यावरणीय प्रदर्शन, उत्कृष्ट प्रक्षालित लुगदी, 300 टन/दिन का आर्थिक रूप से आकर्षक पैमाना और व्यावसायिक रूप से आकर्षक उप-उत्पाद थे। ऐसा कहा जाता है कि तकनीक का उपयोग दृढ़ लकड़ी संसाधन के छोटे क्षेत्रों का दोहन करने के लिए किया जा सकता है जो आधुनिक आकार की क्राफ्ट मिल का समर्थन नहीं कर सकते थे। फ्रांस में सी. आई. एम. वी. प्रक्रिया कम्पैग्नी इंडस्ट्रीयल डे ला मैटेरियर वेगटेल ने एक ऐसी प्रक्रिया विकसित की है जिसमें वायुमंडलीय दबाव में 105 डिग्री सेल्सियस पर 3.5 घंटे के लिए एसिटिक एसिड/फॉर्मिक एसिड/पानी (30/55/15 वी/वी/वी) के साथ गेहूं के भूसे का उपचार किया जाता है। प्राप्त तंतुओं की जांच की जाती है और उन्हें प्रक्षालित किया जाता है। इन स्थितियों में लिग्निन भंग हो जाता है और हेमिसेल्यूलोज को ओलिगो और मोनोसेकेराइड्स में हाइड्रोलाइज किया जाता है। ऑर्गेनिक एसिड खाना पकाने की शराब की सांद्रता से एकत्र किए जाते हैं और फिर पानी और उच्च दबाव निस्पंदन मिलाकर लिग्निन अवक्षेपित किया जाता है। फिनलैंड के औलू में चेम्पोलिस प्रोसेस चेम्पोलिस लिमिटेड ने 1995 से एक ऐसी प्रक्रिया अवधारणा विकसित की है, जिसमें किसी भी लिग्नोसेलुलोसिक रेशेदार बायोमास स्रोत को एक सघन प्रक्रिया में फॉर्मिक एसिड (बायोसोल्वेंट) के साथ विघटित किया जाता है। तथाकथित "फॉर्मिको" तकनीक वाष्पीकरण और आसवन द्वारा पूर्ण जैव-विलायक पुनर्प्राप्ति को शामिल करती है ताकि कम से कम पानी की आवश्यकता और अपशिष्ट निर्वहन के साथ एक बंद-लूप प्रक्रिया हो। परिसीमन चुनिंदा रूप से लिग्नोसेल्यूलोज घटकों को सेल्यूलोसिक फाइबर, हेमिसेल्यूलोज और लिग्निन में विभाजित करता है। हेमिसेल्युलोज़ का एक हिस्सा फरफ्यूरल और एसिटिक एसिड पर प्रतिक्रिया करता है, जो आसवन प्रक्रिया में उच्च श्रेणी के वाणिज्यिक उत्पादों में पुनर्प्राप्त होते हैं। साफ सेलुलोसिक फाइबर का उपयोग विभिन्न उच्च-स्तरीय पैकेजिंग और कपड़ा उद्देश्यों (हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ आसानी से प्रक्षालित) में किया जाता है, या हाइड्रोलाइज्ड उच्च-शुद्धता वाले ग्लूकोज को आसानी से जैव रासायनिक में परिवर्तित किया जाता है, या ग्लूकोज को आसानी से जैव-इथेनॉल में किण्वित किया जाता है। विलयन के बाद विघटित हेमिसेल्यूलोज और लिग्निन वाष्पीकरण में केंद्रित होते हैं और इथेनॉल में किण्वन या जैव रासायनिक में परिवर्तन के लिए उपयुक्त हेमिसेल्यूलोज अंश का उत्पादन करने के लिए अलग किए जाते हैं। अलग किया गया लिग्निन सल्फर-मुक्त है और जीवाश्म सुगंध की जगह उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। अमेरिकी विज्ञान और प्रौद्योगिकी (ए. एस. टी.) प्रक्रिया शिकागो, इलिनोइस, यू. एस. ए. से बाहर स्थित अमेरिकी विज्ञान और प्रौद्योगिकी (ए. एस. टी.) ने एक ऐसी प्रक्रिया विकसित की है जो किसी भी प्रकार के बायोमास को 10 से अधिक औद्योगिक महीन रसायनों, जैविक मध्यवर्ती और सॉल्वैंट्स में बदलने के लिए एक पेटेंट दूसरी पीढ़ी की ऑर्गेनोसॉल्व प्रक्रिया का उपयोग करती है। वाउसाउ, विस्कॉन्सिन में स्थित 2 टन/दिन उत्पादन सुविधा के साथ, ए. एस. टी. उच्च गुणवत्ता वाले गूदे, ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और लिग्निन भी बना सकता है। एएसटी प्रक्रिया के साथ, लिग्नोसेल्युलोसिक बायोमास को सल्फ्यूरिक एसिड, पानी, ब्यूटेनॉल और अन्य कार्बनिक विलायकों, पानी, एक कार्बनिक या अकार्बनिक एसिड और उत्प्रेरक के साथ 150 से 200 डिग्री सेल्सियस पर एक से तीन घंटे के लिए उपचारित किया जाता है। परिणाम फाइबर का उत्पादन करते हैं जिन्हें कागज उत्पादों के लिए जांचा और प्रक्षालित किया जाता है। इन स्थितियों में, लिग्निन कार्बनिक विलायक में घुल जाता है और अधिक कार्बनिक विलायक का उत्पादन करने के लिए हेमिसेल्युलोज़ का उपयोग किया जाता है। जैविक सॉल्वैंट्स को खाना पकाने की शराब से पानी को अलग करके एकत्र किया जाता है और फिर पानी, गर्मी और निस्पंदन मिलाकर लिग्निन को अवक्षेपित किया जाता है। ब्लूम प्रोसेस द ब्लूम प्रोसेस को लुसाने में ई. पी. एफ. एल. में विकसित किया गया था और ब्लूम बायोरेन्युएबल्स सार्ल द्वारा इसका व्यावसायीकरण किया गया है। यह विधि एक सुरक्षा रसायन पर आधारित है जो लिग्निन और सी5 शर्करा के संघनन को रोकता है। संदर्भ कागज निर्माण रासायनिक प्रक्रियाएं गूदा और कागज उद्योग