Целлюлоза

Целлюлоза — это еще один полуфабрикат (такой же как аммиак), который конечный пользователь не видит. Он производится на одном цикле химического производства и потребляется в другом. Поэтому простому человеку, который пол-жизни сидит в офисе, слово «целлюлоза» ассоциируется скорее с борцунами с ГМО, чем с химической промышленностью.

Тем не менее, сейчас в мире в год производится порядка 200 миллионов тонн целлюлозы (не считая целлюлозу для бумаги). Сама эта цифра дает понять, что целлюлоза — штука нужная. Так давайте посмотрим хотя бы одним глазком — что оно такое и для чего нужно…

Скажу сразу — я не буду описывать все способы получения целлюлозы. Им просто несть числа, и с каждым годом добавляются новые. Уже и наноцеллюлоза подтягивается. Я слегка зацеплю только то, что попаданцу может пригодится.

Сама по себе целлюлоза это полисахарид, нерастворимый в воде — (C₆H₁₀O₅)_n
Но химическая формула ни о чем не говорит. В природе целлюлоза — это оболчка стенок живой клетки, поэтому ее еще называют клетчаткой. В древесине целлюлозы 40-60%, а в хлопке ее может быть до 95%.
Поэтому когда попаданец строит деревянный дом — он строит его из целлюлозы, и когда шьет одежду из льна или хлопка — он тоже делает это из целлюлозы. По крайней мере, в постройке и в одежде ему нужны именно те свойства, что дает целлюлоза. Да и горит в биологических объектах тоже в основном целлюлоза — поэтому, подбрасывая в камин поленья, вы опять-таки используете целлюлозу, но варварским методом.

И еще один факт для размышления — человечество до сих пор не научилось получать целлюлозу химическим путем.
То есть такой финт ушами, как с аммиаком, не прошел. Вся целлюлоза — биологического происхождения, именно из этих клеточных стенок.
И, естественно, целлюлоза производится не в виде деревянных чурок, а в виде порошка — вот как на фото сверху.

Итак, зачем же она нужна?
Вообще, список большой, всего не упомнишь.

Во-первых, номер один — это бумага. По-моему, никого не надо убеждать в необходимости для попаданца этой штуки.

Во-вторых — это основа производства бездымного пороха (если попаданец окажется в нужное время — он озолотится). Да и не только пороха, некоторые взрывчатые вещества — это тоже результат обработки целлюлозы.

В-третьих — для производства некоторых пластмасс (сейчас туда много целлюлозы идет). Когда мы покупаем «роговые очки», то они уже много лет не делаются из рогового покрытия панциря черепахи. Это — имитация из целлулоида, который производится из целлюлозы.
Та же подложка фото- и кино-пленки на основе целлюлозы, пусть даже в реальном мире их производство потихоньку стремится к нулю.
Да и целлофан — еще хороший пример интересного применения целлюлозы.

В четвертых — искусственное волокно, некоторые виды которого сами по себе фактически чистая целлюлоза (вискоза, медноаммиачное волокно)

В пятых — в медицине. Таблетки сейчас имеют наполнитель их одного производного целлюлозы и покрытие из другого. Пленки для электрофореза для разделения белков — тоже из ацетатцеллюлозы (хотя раньше для этого применяли фильтровальную бумагу — которая, вообще-то тоже из целлюлозы).

В шестых — при прозводстве лаков и клеев. Тот же триплекс проклеен ацетатом целлюлозы.

(будет еще что всплывать — буду дописывать, дополнения приветствуются)

Итак, для чего понятно, теперь вопрос — как?
Собственно весь процесс получение целлюлозы сводится всего к нескольким этапам — сначала механическое разрушение живых клеток, потом химическое и температурное разрушение более мелких элементов, недоступных для механического разрушения и последнее — удаление всякого мусора, который остался после разрушения. Сырье для целлюлозы чаще всего древесина, но используют и отходы хлопкового производства, и даже солому.

При этом для разных применений целлюлоза может быть совершенно разного качества, когда процесс удаления посторонних веществ остановлен на разных этапах. Ведь целлюлоза, которая идет на производство бумаги, может быть загрязнена кучей посторонних веществ, а целлюлоза, которая идет на целлофан, должна быть очень и очень чистой.

Методов получения целлюлозы два — сульфитный и сульфатный. Проще говоря — кислотный и щелочной.
И в том и в другом случае уже механически измельченная целлюлоза варится при температуре 100-130^oC в течении 6-12 часов, после чего масса отделяется от жидкости и промывается.

В первом сульфитном (кислотном) случае чаще используется бисульфит кальция или гидросульфит кальция, содержащий свободный SO₃ (сернистую кислоту). Но после варки целлюлоза дополнительно обрабатывается щелочью — 6-8% едкого натра при 15-20^oC для удаления примесей (это называется облагораживанием).

Во втором сульфатном (щелочном) методе мы вместо кислоты даем смесь едкого натра и сульфида натрия. Но при этом — перед варкой целлюлоза подвергается прегидролизу — обработке 0.5% серной кислоты при 100-120^oC в течении нескольких часов.

Поэтому видно, что рецепт обоих методов очень похож — сначала обрабатываем кислотой, а потом щелочью. Разница в нюансах.
А нюансы таковы — первый метод хорош для хвойных пород древесины, а второй — для лиственных, а также для соломы и прочего подобного. Тут дело в том, что в целлюлозе есть две основные примеси — это лигнин и пентозаны. Пентозаны первым методом разрушаются слабо, а в лиственных породах древесины их много.

Ну что же — после этого всего мы будем иметь целлюлозу.
Остается ее только отбелить. Много лет отбеливали хлором, но последнее время начали переходить на озон. Чем отбеливать в древности — трудно сказать, скорее всего все вещи, произведенные из целлюлозы просто будут сероватого цвета.

Все вышеописанное доступно и в древности.
Конечно, попаданцу придется повозиться с подбором химикатов, но ничего критического я не вижу.
И даже то, что целлюлоза будет недостаточно белая — тоже не катастрофа.
Главное для химического производства — процент основного полезного вещества, альфа-целлюлозы. Для производства той же текстильной нити процент альфа-целлюлозы должен быть не менее 93%. Тут оптимизации не на один год…