Celulose [(C6H10O5)n] é um composto orgânico e o mais abundante biopolímero na terra. É um carboidrato complexo ou polissacarídeo que consiste em centenas a milhares de glicose moléculas, ligadas entre si para formar uma cadeia. Enquanto os animais não produzem celulose, ela é produzida por plantas, algas e algumas bactérias e outros microorganismos. A celulose é a principal molécula estrutural na paredes celulares de plantas e algas.
História
O químico francês Anselme Payen descobriu e isolou a celulose em 1838. Payen também determinou a fórmula química. Em 1870, o primeiro polímero termoplástico, celulóide, foi produzido pela Hyatt Manufacturing Company usando celulose. A partir daí, a celulose foi usada para produzir rayon na década de 1890 e celofane em 1912. Hermann Staudinger determinou a estrutura química da celulose em 1920. Em 1992, Kobayashi e Shoda sintetizaram celulose sem usar enzimas biológicas.
Estrutura e propriedades químicas
A celulose se forma via ligações β (1 → 4) -glicosídicas entre as unidades de D-glicose. Por outro lado, amido e glicogênio se formam por ligações α (1 → 4) glicosídicas entre moléculas de glicose. As ligações na celulose o tornam um polímero de cadeia linear. Os grupos hidroxila nas moléculas de glicose formam ligações de hidrogênio com átomos de oxigênio, mantendo as cadeias no lugar e conferindo alta resistência à tração às fibras. Nas paredes celulares das plantas, várias cadeias se unem para formar microfibrilas.
A celulose pura é inodora, insípida, hidrofílica, insolúvel em água e biodegradável. Tem um ponto de fusão de 467 graus Celsius e pode ser degradado em glicose por tratamento ácido a alta temperatura.
Funções de celulose
A celulose é uma proteína estrutural em plantas e algas. As fibras de celulose são emaranhadas em uma matriz de polissacarídeos para apoiar as paredes celulares das plantas. Os caules das plantas e a madeira são sustentados por fibras de celulose distribuídas em uma matriz de lignina, onde a celulose atua como barras de reforço e a lignina atua como concreto. A forma natural mais pura de celulose é o algodão, que consiste em mais de 90% de celulose. Em contraste, a madeira consiste em 40-50% de celulose.
Alguns tipos de bactérias secretam celulose para produzir biofilmes. Os biofilmes fornecem uma superfície de fixação para os microorganismos e permitem que eles se organizem em colônias.
Embora os animais não possam produzir celulose, é importante para sua sobrevivência. Alguns insetos usam celulose como material de construção e alimento. Os ruminantes usam microorganismos simbióticos para digerir a celulose. Os seres humanos não conseguem digerir celulose, mas é a principal fonte de fibra alimentar insolúvel, que afeta a absorção de nutrientes e ajuda na defecação.
Derivados Importantes
Existem muitos derivados importantes da celulose. Muitos desses polímeros são biodegradáveis e são recursos renováveis. Os compostos derivados da celulose tendem a ser não tóxicos e não alergênicos. Derivados de celulose incluem:
- Celulóide
- Celofane
- Rayon
- Acetato de celulose
- Triacetato de celulose
- Nitrocelulose
- Metilcelulose
- Sulfato de celulose
- Etulose
- Etil hidroxietil celulose
- Hidroxipropilmetilcelulose
- Carboximetilcelulose (goma de celulose)
Usos comerciais
O principal uso comercial da celulose é a fabricação de papel, onde o processo kraft é usado para separar a celulose da lignina. Fibras de celulose são utilizados na indústria têxtil. Algodão, linho e outras fibras naturais podem ser usados diretamente ou processados para produzir rayon. A celulose microcristalina e a celulose em pó são usadas como agentes de enchimento de drogas e como espessantes, emulsificantes e estabilizadores de alimentos. Os cientistas usam celulose na filtração líquida e na cromatografia em camada fina. A celulose é usada como material de construção e isolador elétrico. É usado em materiais domésticos comuns, como filtros de café, esponjas, colas, colírios, laxantes e filmes. Embora a celulose de plantas sempre tenha sido um combustível importante, a celulose de resíduos de animais também pode ser processada para produzir butanol biocombustível.
Fontes
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