تتمتع السليلوز البكتيرية بخصائص فريدة مثل البنية الليفية فائقة الدقة، والتوافق الحيوي، والمسامية، والتبلور، والشفافية، والقابلية للتحلل البيولوجي. هذه الخصائص تجعل هذا البوليمر الطبيعي مادة مهمة في الطب ومختلف المجالات الصناعية.
تخطط شركة فورد الأمريكية لتخفيض وزن مركباتها بما يصل إلى 400 كيلوغرام في السنوات القادمة. ستستخدم هذه الشركة المصنعة للسيارات ألياف النانوسليلوز في هذا الاتجاه.
النانوسليلوز عبارة عن بوليمر طبيعي يتمتع بخصائص قابلة للتحلل البيولوجي وإعادة التدوير. ولإنتاجه، يتم تحويل السليلوز إلى جزيئات صغيرة (بحجم النانو) وبلورات نانوية تحت ضغط عالٍ. يقوم المصنعون بتكديس المنتج الناتج بأي طريقة مرغوبة وتشكيل الملمس المطلوب.
نجح باحثون فنلنديون في إنتاج نسيج نانوسليلوز يتمتع بخصائص ميكانيكية استثنائية. ويقول الباحثون إنه باستخدام هذا النسيج، يمكن بناء قوارب تزن نصف كيلوغرام فقط، لكنها قادرة على حمل نحو 500 كيلوغرام من البضائع. يمكن أيضًا استخدام أنسجة النانوسليلوز لصنع المرشحات؛ المرشحات التي تستخدم إما في السجائر أو في محطات تحلية المياه لإزالة الأملاح الموجودة في مياه البحر.
تتمتع أقمشة النانوسليلوز بالقدرة على أن تصبح مادة فائقة في المستقبل، إلى جانب ألياف الكربون. في الوقت الحاضر، يتم استخدام الأقمشة الخفيفة جدًا ولكن القوية للغاية المصنوعة من ألياف الكربون، بما في ذلك في صناعات السيارات والطائرات.
تتمتع أنسجة السليلوز النانوية بقوة شد أكبر من الكيفلار، وهي أرق من الورق، ويمكنها توصيل التيار الكهربائي في ظل ظروف معينة. الكيفلار هو نوع من الألياف الاصطناعية التي تتمتع بنسبة عالية جدًا من القوة إلى الوزن. تتمتع هذه الألياف بقوة شد أكبر بخمس مرات من الفولاذ بنفس الوزن.
السليلوز متوفر بكثرة. ولتحقيق خصائص ألياف النانوسليلوز، يلجأ المصنعون إلى لحاء الشجر، على سبيل المثال. يقومون بتفكيك نسيجها للوصول إلى ألياف دقيقة للغاية (على مقياس النانو). يتطلب هذا أجهزة مختلفة ومواد كيميائية مختلفة. لا تتطلب هذه العملية الطاقة فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى إتلاف الألياف.
هناك طرق أخرى لإنتاج ألياف النانوسليلوز؛ على سبيل المثال، بمساعدة البكتيريا. وهنا تأتي مساعدة الباحثين إلى البكتيريا والخميرة التي تصنع الخل من العنب أو حتى من فطر الكومبوتشا. تتطلب هذه البكتيريا كمية كبيرة من المواد المضافة، بما في ذلك السكر والسوائل، بالإضافة إلى مصادر ضخمة لتخزين السوائل، للتخمير.
في هذه الأثناء، وجد الباحثون في جامعة تكساس في الولايات المتحدة حلاً يمكن استخدامه لإنتاج أنسجة النانوسليلوز المستخدمة على نطاق واسع بطريقة أبسط وبتكلفة أقل. وفقًا لموقع DeWalt الإلكتروني، يعمل الباحثون على تغيير البنية الجينية للطحالب باستخدام الحمض النووي من بكتيريا الخل. يتم استخدام الطحالب المعدلة لإنتاج ألياف السليلوز النانوية.
هذه الطريقة لها العديد من المزايا؛ بما في ذلك أن المواد اللازمة لنمو الطحالب - الماء وأشعة الشمس - متوفرة بكميات كافية. وبالإضافة إلى ذلك، تمتص الطحالب أيضًا ثاني أكسيد الكربون. تعتبر هذه المادة من المركبات الرئيسية التي يؤثر دخولها إلى الغلاف الجوي بشكل كبير في تكثيف ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي.
لقد تجاوز إنتاج ألياف النانوسليلوز باستخدام الطحالب الآن النطاق المختبري ويجري البحث فيه في المجال الصناعي. ومن المتوقع أن يتم إنتاج هذه الألياف على نطاق واسع خلال السنوات الخمس إلى العشر القادمة. تحاول شركة بولندية إنتاج ألياف السليلوز النانوية بكميات كبيرة باستخدام الطرق التقليدية (الكيميائية) بحلول نهاية هذا العام (2013).
يمكن استخدام ألياف النانوسليلوز في إنتاج أي منتج تقريبًا. يقول رئيس فريق البحث بجامعة تكساس الذي يعمل على إنتاج الألياف القائمة على الطحالب إن استخدام هذه الطريقة يجعل من الممكن "إنتاج ألياف السليلوز النانوية بتكلفة فعالة على نطاق واسع"، وبالتالي توفير مادة خام "للإنتاج المستدام للوقود الحيوي". والعديد من المنتجات." يتم الحصول على "أخرى".
على سبيل المثال، يمكن استخدام الألياف المذكورة أعلاه لإنتاج سترات واقية من الرصاص خفيفة الوزن للغاية ولكنها متينة للغاية. يمكن ضغط ألياف السليلوز الدقيقة جدًا معًا بإحكام شديد بحيث لا تتمكن الكريات من تمزيق بنية الألياف النهائية. بفضل التركيب المدمج للغاية لهذه الألياف، يمكن استخدامها أيضًا لعزل المباني.
تتمتع ألياف النانوسليلوز بقدرة كبيرة على امتصاص السوائل بسبب نسيجها المسامي. وبهذه الطريقة، يمكن استخدام هذه الألياف لإنتاج السدادات القطنية أو الضمادات والشاش المعقم ذو قدرة امتصاص عالية جدًا للسوائل. مع وضع هذا في الاعتبار، ليست هناك حاجة لتغيير ضمادة الجرح مبكرًا. ستكون هذه الميزة ذات فائدة كبيرة في أقسام الحروق في المستشفيات، حيث يرتبط تغيير الضمادات في الأطراف المحروقة بألم شديد وحرق.
بالإضافة إلى ذلك، فإن نسيج ألياف النانوسليلوز يشبه إلى حد كبير نسيج أعضاء الجسم. مع وضع هذا في الاعتبار، بدأ الباحثون في جامعة يينا في ألمانيا بإجراء تجارب على الحيوانات لمعرفة ما إذا كان من الممكن استخدام هذه الألياف لإنتاج الغرسات.
يمكن أيضًا استخدام أنسجة النانوسليلوز بدلاً من الورق؛ بالطبع، إذا وصل حجم الإنتاج إلى مستوى استهلاك الورق الحالي.
إن إضافة الموصلية إلى أنسجة النانوسليلوز يفتح نافذة أخرى للباحثين الصناعيين. على سبيل المثال، يمكننا إزالة الزجاج أو البلاستيك من شاشات التلفزيون أو الكمبيوتر وإنشاء شاشات مرنة سميكة مثل الجلد. تعمل شركة بايونير اليابانية لتصنيع أجهزة الصوت والفيديو على إنتاج جهاز تلفاز يمكن تثبيت شاشته على الحائط مثل ورق الحائط.
