La cel·lulosa polianiònica (PAC) és un derivat de la cel·lulosa modificada que s'utilitza àmpliament en diverses aplicacions industrials.Aquest polímer versàtil es deriva de la cel·lulosa, un polisacàrid natural que es troba a les parets cel·lulars de les plantes.La modificació implica la introducció de grups aniònics a la columna vertebral de la cel·lulosa, augmentant així la solubilitat en aigua i millorant les propietats reològiques.El PAC resultant té propietats úniques que el fan valuós a la indústria del petroli i del gas, la producció d'aliments, els productes farmacèutics i molt més.
La cel·lulosa és un polímer lineal compost per unitats de glucosa repetides unides per enllaços β-1,4-glicosídics.És abundant a la natura i és un component estructural de les parets cel·lulars de les plantes.Tanmateix, la cel·lulosa natural té una solubilitat limitada en aigua a causa dels seus forts enllaços d'hidrogen intermoleculars.Per superar aquesta limitació, es va sintetitzar cel·lulosa polianiònica mitjançant una sèrie de modificacions químiques.
Un mètode comú per a la producció de PAC implica reaccions d'eterificació o esterificació.Durant aquests processos, a les cadenes de cel·lulosa s'introdueixen grups aniònics, com els grups carboxilats o sulfonats.Això li dóna al polímer una càrrega negativa, el que el fa soluble en aigua i li dóna propietats úniques.El grau de substitució o el nombre de grups aniònics per unitat de glucosa es pot ajustar per adaptar les propietats del PAC resultant per satisfer els requisits específics d'aplicació.
Una de les principals aplicacions del PAC és a la indústria del petroli i el gas, on s'utilitza com a additiu clau en fluids de perforació.Els fluids de perforació, també coneguts com fang, tenen una varietat de papers clau en el procés de perforació de pous de petroli i gas, com ara refredar la broca, transportar retalls a la superfície i mantenir l'estabilitat del pou.L'addició de PAC als fluids de perforació controla les seves propietats reològiques, com ara la viscositat i la pèrdua de fluids.Actua com a adherent, evitant la sedimentació de sòlids i assegurant una suspensió eficient en el fluid.
Les propietats reològiques del PAC es poden ajustar per aconseguir l'equilibri desitjat entre el control de la viscositat i la pèrdua de fluids.Això és especialment important per a les operacions de perforació en diferents condicions, com ara diferents formacions i temperatures.La solubilitat en aigua de PAC també fa que sigui fàcil de barrejar amb fluids de perforació, i la seva estabilitat en una gamma de condicions de pH millora encara més la seva utilitat en el camp.
A més del seu paper en els fluids de perforació, el PAC s'utilitza en una varietat d'altres aplicacions.En la indústria alimentària, s'utilitza com a espessidor i estabilitzador en productes com amaniments d'amanides, salses i productes lactis.La seva capacitat per millorar la viscositat i controlar la textura el fa valuós en formulacions on aquestes propietats són crítiques.
La indústria farmacèutica també utilitza PAC com a excipients en les formulacions de fàrmacs.Es pot incloure en recobriments de tauletes i formulacions d'alliberament controlat per modular les taxes d'alliberament de fàrmacs.La biocompatibilitat i la baixa toxicitat del PAC contribueixen a la seva acceptació en aplicacions farmacèutiques.
A més, PAC ha trobat aplicacions en processos de tractament d'aigües.La seva naturalesa aniònica li permet interactuar amb partícules carregades positivament, ajudant a eliminar les impureses de l'aigua.En aquest cas, actua com a floculant o coagulant, afavorint l'agregació de partícules perquè siguin més fàcils d'eliminar per sedimentació o filtració.
Malgrat el seu ús generalitzat, s'han de tenir en compte els possibles problemes ambientals i de sostenibilitat associats a la producció i eliminació de PAC.Els investigadors i la indústria estan explorant contínuament la química verda i fonts alternatives de cel·lulosa per abordar aquests problemes.
La cel·lulosa polianiònica és un exemple excel·lent de com la modificació química pot transformar polímers naturals en materials multifuncionals amb una varietat d'aplicacions.El seu paper en indústries com el petroli i el gas, l'alimentació i la farmacèutica destaca la seva versatilitat i la importància continuada dels derivats de la cel·lulosa en els processos de fabricació moderns.A mesura que avança la tecnologia i creix la necessitat de solucions sostenibles, és probable que la recerca de mètodes respectuosos amb el medi ambient de producció de PAC i les seves aplicacions continuï desenvolupant-se.
Hora de publicació: 19-12-2023