Selulosa adalah yang paling melimpah dari semua bahan organik alami dan mungkin membuat setidaknya sepertiga dari bahan nabati di dunia. Zat tumbuhan universal ini dengan tepat disebut kerangka botani karena menempati peran ini dalam sel berserat. Diproduksi oleh fotosintesis pada tumbuhan hijau, diperkirakan beberapa miliar ton disintesis setiap tahun di seluruh dunia.
Meskipun terjadi pada tumbuhan tingkat rendah, seperti lumut, alga, jamur, dan bahkan beberapa bakteri, sumber selulosa komersial adalah tumbuhan tingkat tinggi yang memasok konsumsi dunia tahunan sekitar 58 juta ton bahan baku berserat. Dari jumlah ini, 45 juta ton, sebagian besar berasal dari kayu pulp, digunakan untuk kertas; sekitar 8 juta ton, sebagian besar dari kapas, masuk ke tekstil; dan 3 juta ton adalah selulosa kelas kimia.
Yang lebih mengesankan adalah fakta bahwa sekitar 750.000.000 ton kayu (50% selulosa) dikonsumsi setiap tahun untuk bahan bakar dan kayu. Namun, dalam menyebutkan kegunaan ini, tidak ada perhitungan miliaran ton selulosa mentah yang dimakan sebagai pakan ternak dan hewan lain, atau bahan selulosa yang kita sendiri konsumsi dalam rumput, sayuran, dan buah-buahan.
Jumlah selulosa dalam berbagai spesies tanaman sangat bervariasi. Tidak pernah ditemukan sendiri, selalu dikaitkan dengan banyak zat tanaman lainnya. Rambut biji berserat dari tanaman kapas adalah sekitar 90% cel-lulose. Kayu adalah sekitar setengah selulosa, rata-rata dari 40 hingga 50% menurut jenis kayu. Dalam rami dan rami, serat panjang yang dapat digunakan, yang setelah pemurnian hampir merupakan selulosa murni, membentuk tidak lebih dari 30% batang. Rumput, jerami sereal, rami, bambu, dan tebu (bagasse) semuanya, seperti rami dan goni, kira-kira sepertiga selulosa.
Ketika produk botani yang sangat khusus, seperti rosin dan terpentin, alkaloid, dan tanin dihilangkan, zat terpenting yang terkait dengan selulosa di alam adalah kulit kayu, lignin, dan hemi-selulosa. Dua yang terakhir, tepat disebut sebagai selulosa encrustants karena mereka terjadi di celah dinding sel fibrillar, merupakan sekitar 30-60% dari sebagian besar bahan tanaman.
Kulit kayu dan lignin masih belum sempurna dicirikan, meskipun banyak bahan kimia organik yang berguna dapat diisolasi darinya. Dia berharap bahwa penelitian ulang suatu hari akan membuka peti harta karun bahan kimia organik ini untuk memungkinkan munculnya industri silvikimia yang memperbaharui diri untuk menyaingi petrokimia tidak permanen. Sementara itu, lignin, kulit kayu, dan hemiselulosa merupakan produk limbah dan masalah pembuangan limbah yang besar dari industri selulosa kayu.
Hemiselulosa, kerabat kimia selulosa, terdiri dari gula heksosa dan pentosa. Mereka adalah pengotor utama selulosa kelas kimia, yang hampir 90% berasal dari kayu. Tingkat kemurnian pulp “larut” ini diukur dengan kandungan “a-selulosa” mereka yang bervariasi dari 89 hingga 98%.
Penggantian kapas kimia, 98-99% a-selulosa, oleh pulp kayu adalah salah satu kisah bahan baku yang menarik dari industri cararn. 1Dengan pertumbuhan industri rayon di tahun 20-an dan 30-an, kekurangan pasokan dan ketidakstabilan harga serat kapas memaksa produsen rayon untuk menggunakan pulp kayu dalam jumlah yang meningkat.
Saat ini hanya sekitar 10-15% bahan baku dalam industri kimia selulosa berasal dari linter. Pertumbuhan industri pulp di Amerika Serikat bagian selatan, di mana “panen” dari satu hektar pohon pinus setelah pertumbuhan tujuh tahun menghasilkan selulosa lima kali lebih banyak daripada tanaman kapas yang setara, menjanjikan untuk mempertahankan situasi ini.
10 Karakter Umum Selulosa
Secara kimia, selulosa didefinisikan sebagai polisakarida linier yang terdiri dari unit fl-anhidroglukosa. Secara teknis, istilah ini digunakan agak longgar untuk memasukkan berbagai produk berserat yang sebagian besar adalah selulosa tetapi mengandung berbagai jumlah kontaminan (hemiselulosa, lignin, resin, dll.). Apakah kontaminan ini, terutama hemiselulosa dan lignin, benar-benar terkait secara kimia dengan selulosa murni masih menjadi pertanyaan terbuka. Sejauh ini selulosa dari biji kapas adalah satu-satunya yang dengan perlakuan yang sesuai telah diisolasi sebagai poli-glukosa yang hampir murni.
Sulit untuk membahas sifat fisik dan kimia selulosa secara terpisah. Berdasarkan strukturnya yang seperti rantai, selulosa cenderung mengkristal dalam bundel atau string paralel yang panjang, yang pada gilirannya membangun suprastruktur dengan penyelarasan paralel. Senar fibrilar memberikan kekakuan fisik pada dinding sel tetapi pada saat yang sama memberi selulosa ketahanan yang sangat kuat terhadap serangan kimia.
Sebenarnya ditemukan bahwa, meskipun selulosa mengalami semua reaksi karakteristik glukosa, tingkat dan laju reaksi ditentukan oleh kesempurnaan dan keteraturan i string kristal. Dalam serat yang tidak diolah, inkrustan selulosa terjadi sebagai bahan amorf yang mengisi ruang “superlattice.”
Mereka teradsorpsi atau terikat secara kimia pada string selulosa i dan saling terkait satu sama lain sehingga mereka jauh lebih rentan terhadap serangan kimia daripada selulosa.
Hemiselulosa pada dasarnya adalah polisakarida yang terdiri dari pentosa yang berbeda (xilosa, arabi-hidung, dan rhamnosa) dan gula heksosa (glukosa, manosa, dan galaktosa) dan asam uronat. Mereka sering bercabang yang menyumbang sifat kristalisasi yang buruk. Banyak jenis hemicel-lulose telah diisolasi dan setiap spesies tanaman tampaknya mengandung beberapa.
Zat-zat ini lebih mudah dihidrolisis daripada selulosa dan larut dalam alkali. Kedua sifat ini digunakan secara komersial untuk memisahkan hemiselulosa dari selulosa.