Kâğıt sanayinin hammaddesi olan selülozun, ülkemizde yetiştirilen ve tarımsal atık olarak kabul edilen, kâğıt hamuru üretimine uygunluk sağlayan pamuk sapından üretiminin gerçekleştirilmesidir.

​​

Proje; Türkiye de çeşitli sektörlerce kullanılan 4 milyon ton/yıl kağıt üretimi için gerekli olan 5.6 milyon ton selülozun, senelik 9-11 milyon tonluk bir tonaja sahip ve yakacak dışında kullanım alanı bulunmayan pamuk sapından üretilmesi için entegre bir tesisin kurulmasını içermektedir. Bu konuda sadece pamuğun yoğun olduğu Türkmenistan da, Pamuğun küt kısmı denilen pamuk başlarının en uç kısmından benzer prosesler uygulanarak kâğıt hamuru elde edilmektedir. Bu nedenle projemiz bir ilk olacaktır.

Ülkemizde büyük miktarlarda bulunan ve tarımsal atık olarak görülen pamuk sapında %40+3, yan ürün olarak da %23+2 lignin bulunmaktadır. Pamuk sapında tespit edilen selüloz içeriği, çeşitli odun örnekleri ile karşılaştırıldığında Karaçam da %47.5, Kavak da %30, Arpa samanında %35.3, Kayın da %42.5 dir.  Ayrıca pamuk sapındaki Lignin ve selülozun içeriği sert odunluların ligninin ve selüloz içeriğine benzemektedir.

Bu bahsedilen odunsu maddelerin çoğu, günümüzde kâğıt üretiminde kullanıldığı için pamuk sapının da kâğıt üretimine uygun bir hammadde kaynağı olduğu söylenebilir.

Lignosülfonat üretimi ise yarı kimyasal mekanik yöntemde, pişirme aşamasında açığa çıkacak olan lignin kullanılarak lignosülfonat üretilecektir. Lignosülfonat yapı malzemelerinde, seramik endüstrisinde, asfaltlanmamış yol çalışmalarında ve benzeri alanlarda kullanılan bir madde olup,  ülkemizde üretilmediği dikkate alınr ve ithalatın senelik 200-250 bin ton/yıl olduğu düşünülürse bu ürün de kâğıt hamuru gibi Türkiye ye bir katma değer yaratacaktır.

Ayrıca üretimde atık madde olan pamuk sapı, girdi hammaddesi olarak kullanılacağından ve bu durumda ağaç kesimleri önleyeceğinden projemiz çevre dostu proje olarak öne çıkacaktır.

Tarım atıklarının ve yıllık bitkilerin lifli madde verimi, özellikle iki önemli faktöre sıkı sıkıya bağlıdır. Bu faktörler a-) toplama zamanı b-) depolama zamanıdır.

Yıllık bitkilerin selüloz oranları, bitkinin büyümesinin durduğu ve olgunlaştığı zamanda maksimuma ulaşır. Kimi samanlar, kamışlar vb. bitkilerde bu durum yaprakların yeşil  renginin sararması ile de anlaşılabilir.  İki üç aylık bir periyottan sonra çürüme nedeniyle selüloz oranı düşmeye başlar. Bu nedenle toplamanın tam vaktinde yapılması lazımdır.

Ülkemizde pamuk çeşidi olarak coker 100 A/2, Nazilli 66-100, Deltapine 15/21, Caroline Queen(201) ve Çukurova 15/18 ekilmektedir.

Kimyasal analizlerde kullanılan pamuk sapları önce mekanik yollarla yongalanıp Wiley değirmeninde öğütülmüşlerdir. Bu materyal TAPPI T 11 M-45 yöntemine göre 40-60 mesh tane büyüklüğüne gelecek şekilde elekten geçirilmiş ağzı kapalı cam kavanozlarda dış etkilerden korunmuştur. Örneklerin kuru madde miktarları, kuruma dolabında 105 +2 C kurutulmak suretiyle bulunmuştur. Araştırmada kullanılan örnekler üzerindeki kimyasal analiz işlemleri TAPPI yöntemleri uygulanarak yapılmıştır.

Eldeki örnekler üzerinde kül miktarını saptamak amacıyla TAPP I T 15m-55 yöntemi uygulanmış, örnekler 580-600 C de oksidasyona sokulmuş ve kül miktarları yüzde oranı olarak her örnek için ayrı ayrı saptanmıştır.

Bitkilerde selülozun dışında temel bileşikler olarak lignin ve hemiselüloz bulunmakta, bunların dışında değişik oranlarda yağ ve reçine asitleri, kimi nötral maddeler, fenolik bileşenler, mum, tanen, boyar maddeler, reçine, nişasta ve şeker gibi yan bileşikler bulunmaktadır. Odundaki lignin ve hemiselüloz oranlarının saptanmasında bu yan bileşenlerin odun bünyesinden uzaklaştırılması gerekmektedir. Organik çözücülerle yapılan ekstraksiyon yardımı ile geniş bir kesit içindeki maddeleri uzaklaştırmak olanağı bulunmaktadır. Ayrıca kimi organik çözücülerde çözünen yan bileşikler aynı zamanda suda da çözünürler.

Lignin bitki bünyesinde özellikle hücre çeperinde ve orta lamel kısmında koyu renkli, aromatik, amorf, metoksil ve hidroksil grupları ile karakterize olan fenolik oir maddedir. Bitki bünyesindeki miktarı, lignin asitlere dayanaklılığından yararlanılarak, kabonhidratların hidrolize edilip çözeltiye geçirilmesi yoluyla bulunmaktadır. Ligninin belirlenmesinde TAPPI T 13m-60 yöntemi uygulanmıştır.
 

a-) projeye uygulanan %12 faiz oranı iskonto olarak kabul edilmesi durumunda yapacağımız yatırımın sağlayacağı 10 yıllık faydaların bu günkü değerlerinin toplamı ile yatırım harcamalarının bu günkü değerlerin toplamı arasındaki fark 428.857.060 TL bulunmuştur.

b-) Yapılacak olan yatırımımızın 10 yıllık dönemde sağlayacağı faydaların bu günkü değerleri toplamını, yatırım harcamalarımızın bu günkü değerler toplamına eşitleyen iskonto oranı %107.69 olarak hesaplanmıştır.

        Pamuk sapı %23+2 lignin ve %40+3 selüloz içermekte olup, içerikler sert odunluların lignin ve selüloz içeriğine benzemektedir. Pamuk sapının tespit edilen selüloz içeriği çeşitli odun örnekleri ile karşılaştırıldığında, karaçamda  %47,5, kavakta  %30, arpa samanında %35,3, kayında  %42,5
Bu bahsedilen odunsu maddelerin çoğu, günümüzde kâğıt üretiminde kullanıldığı için pamuk sapının da selüloz içeriği kâğıt üretimine uygun bir hammadde kaynağı olduğu söylenebilir.
Kâğıt hamuru (selüloz) üretim prosesinde üretim yarı kimyasal mekanik yöntemdir.
Üretim aşamaları ve yapılan işlemler aşağıda açıklanmıştır;
-Bölgedeki pamuk ekim alanlarından temin edilecek olan pamuk sapları balyalanmış şekilde işletmeye getirilip depolanır.
-Daha sonra pamuk sapları yükseltici bir konveyöre konularak buradan sapla beraber taşınmış olabilecek toz ve kumu ayrıştırmak üzere yıkayan püskürtücülerle donanmış başka bir konveyöre nakledilir.
-Yıkamadan sonra pamuk sapları kesme makinelerinde pişirmeye hazır hale getirilebilmek için uzunlukları 1-2 cm’e inecek şekilde yongalanır ve konveyörler vasıtasıyla pişiriciye gönderilir.
-Pişirme, pamuk sapının içeriğinde bulunan hemiselüloz, reçine, yağ, vaks protein, tuz ve ligninin yumuşatılması için yapılır. 
Pamuk sapında;
                           %40-45 oranında selüloz
                           %30 oranında hemiselüloz
                           %20-24 oranında lignin ve diğer maddeler bulunur.
       Yabancı maddelerin uzaklaştırma oranına göre, saflık derecesi değişik olan selüloz türleri elde edilir.

Saflık derecesi yüksek bir selüloz elde edebilmek için öncelikle ligninin ve yabancı maddelerin uzaklaştırılması gereklidir. Bunun için 4 metod vardır;

Alkali metodu; Bu metodun esası selülozu bir alkali ile pişirerek beraberindeki lignini çözebilecek hale (ligno –alkali) getirmektir. Böylece hemiselüloz da kısmen parçalanarak ayrılır. Yongalar (pamuk sapları);
1 - %6-8’lik sudkostik çözeltisi ile 170-180oC de 10 atm basınç altında 3-6 saat işleme tabi tutulur.
2 - Böylece yabancı maddelerden büyük ölçüde arınmış olan selüloz ayırt edilir ve yıkanır. Bu yöntem daha çok eskiden kullanılan bir yöntemdir. Bu şekilde elde edilen selüloza sud selüloz adı verilir.

Sülfat Metodu; Bu yöntem hala, her çeşit odun ve bitkilere de uygulanabilmektedir. Daha çok reçineli çamlardan, geniş yapraklı ağaçlardan ve pamuk saplarından selüloz elde etmede kullanılır ve polimer derecesi daha yüksek olan bu yöntemde;
1 - 2-3 cm’lik yongalar, sodyum hidroksit + sodyum sülfür + sodyum karbonat ile hazırlanan etken bir alkali çözeltisinde erime işlemine tabi tutulur.(1 lt’de 100 gr NaOH + 30 gr Na2CO3 + 10 gr Na2SO4)
2 - 165-175oC’ye kadar ısıtılarak 7-8 atm basınçta yaklaşık 4 saat pişirilir. Bu sayede ligninin sodyum tuzu şeklinde çözünmesi sağlanır. Sonra yıkanır ve kurutulur. 
 

​

  Sülfit Metodu; Sülfat metoduna benzer.
1 - İnce doğranan pamuk sapı yongaları çelik kazanlarda su buharı ile işleme tabi tutulur.
2 - Daha sonra Ca(HSO3)2 ile yani Kalsiyum Hidrojen Sülfür çözeltisi ile ıslatılır.
3 - 3-9 atm basınç altında 140-150oC de 15 saat kaynatılarak pişirilir.
Islatma sırasında lignin önce sülfone olur. Sonra sıcaklık artışıyla çözünür ve selülozda tuzları tamamen giderilinceye kadar yıkanır ve tabakalar halinde kurutulur.Bu yöntemle elde edilen selüloza sülfit selülozu adı verilir.

Nitrik Asit Metodu; 
1.       Yongalar halinde parçalanmış pamuk sapları  %4-5 ‘lik HNO3 nitrik asit içinde 45oC de birkaç saat ısıtılır.
2.       Asitliğin giderilmesi için Na OH ile işleme tabi tutulur ve yıkanır.
Bu dört yöntemden biri ile elde edilen yıkanmış ve kurutulmuş selüloz, su ila karıştırılarak hamur hale getirilir. Bu hamura kâğıt yapımında kullanıldığı için kâğıt hamuru adı verilir.

Selüloz Yıkama;
Pamuk sapı hamuru taşıyıcı yardımı ile pişirme kazanından çıkarılır. Hamur  %10 orta kesafete sahiptir. Yıkanarak presleme yöntemi ile kimyasal likid den arındırılır. Bu işlem sonucu ürünün kuruluk oranı %30-35 e ulaşmaktadır. Pamuk Sapı hamuru buradan taşıyıcı yardımı ile arıtma bölümüne aktarılır.

​

Arıtma;
Yıkanmış selüloz bir sarmal konveyörde toplanır ve yaklaşık %10 yoğunluğa ulaşana kadar burada seyreltilir. Yaklaşık  %10 düzeyindeki yoğunluk lif-lif etkisini artırıp, metal-lif etkisini azaltarak, lif giderme etkisini optimum bir hale getirmeye katkıda bulunur. Bu aynı zamanda selülozun nakliyesini kolaylaştırır ve enerji tüketimini en uygun hale getirir. 

Eleme;  
Lif giderme işleminden sonra selüloz elekler vasıtasıyla %4 oranına kadar seyreltilir. Seyreltmede iki delikli elek ve iki aşamalı yivli elekte kullanılmaktadır.

Delikli elemeden çıkan kusurlu ürünler, bir kusurlu eleğine gönderilir ve yivli elemeden çıkan kusurlu ürünler tekrar arıtma işlemine gönderilir.

Depolama;
Elekten geçen mahsul buradan kâğıt makinesine gönderilebilir ya da kâğıt üreticilerine satılmak üzere depolanır.