Aine eesmärk on:
- tutvustada tselluloosi struktuuri, selle keemilisi ja füüsikalisi omadusi;
- anda ülevaade peamistest tselluloosi loodulikest allikatest ja nende allikate kasutamise jätkusuutlikkusest;
- selgitada ettevalmistusprotsesse ja protseduure, mis on tselluloosi järgnevaks keemiliseks modifitseerimiseks vajalikud: tselluloosi eraldamine biomassist, selle aktiveerimine;
- tutvustada tselluloosi lahustamise mehhanismi, derivatiivseid ja mitte-derivatiivseid lahustusmeetodeid, ajalooliselt enamlevinud ja kaasaegseid lahustisüsteeme;
- selgitada tselluloosi derivaatide sünteesi üldist olemust heterogeenses ja homogeenses keskkonnas;
- anda ülevaade tselluloosi derivaatide sünteesist nende olulisemate liikide kaupa; tuua põhjalikumalt välja tselluloosi estrite ja eetrite, kui enamlevinud derivaatide saamise põhimõtted;
- kirjeldada olulisemate tselluloosi derivaatide keemilisi ja füüsikalisi omadusi ning nendest lähtuvaid rakendusvaldkondi,
- tutvustada tselluloosi termoplastsete ja muude derivaatide töötlemise olulisemaid võtteid;
- selgitada tselluloosi keemilise modifitseerimise kohta rohemajanduses, selgitada erinevate lahustamisprotsesside, sünteesimeetodite, protsesside ja toodete keskkonnamõju. Tutvustada võimalusi tselluloosi sisaldavate jäätmete ringlussevõtuks läbi keemilise modifitseerimise.

The aim of this course is to:
- introduce the structure of cellulose, its chemical and physical properties;
- provide an overview of the main natural sources of cellulose and the sustainability of their use;
- explain the preparation processes and procedures required for the subsequent chemical modification of cellulose: separation of cellulose from biomass, its activation;
- introduce the mechanism of cellulose dissolution, derivative and non-derivative dissolution methods, historically most common and modern solvent systems;
- elucidate the general nature of the synthesis of cellulose derivatives in a heterogeneous and homogeneous environment;
- give an overview of the synthesis of cellulose derivatives by their most important species. To elaborate on the principles of obtaining cellulose esters and ethers as the most common derivatives;
- describe the chemical and physical properties of the most important cellulose derivatives and the fields of application based on them;
- introduce the most important techniques of processing thermoplastic cellulose and other derivatives;
- explain the chemical modification of cellulose in the green economy, explain the environmental impact of different dissolution processes, synthesis methods, processes and products. Introduce possibilities for recycling cellulose-containing waste through chemical modification.

Õppeaine läbinud üliõpilane:
- iseloomustab tselluloosi struktuuri, keemilisi ja füüsikalisi omadusi omandamaks järgnevaid tselluloosi keemilise modifitseerimise ja töötlemise võtteid;
- kirjeldab olulisemaid tselluloosi lähteallikaid ja hindab nende jätkusuutlikkust. Iseloomustab olulisemaid võtteid tselluloosi eraldamiseks biomassist ning selgitab, miks on vajalik tselluloosi aktiveerimine enne järgnevaid lahustamise ja keemilise modifitseerimise protsesse;
- võrdleb ajaloolisi ja kaasaegseid tselluloosi lahustisüsteeme, eristab derivatiivset ja mitte-derivatiivset lahustamist;
- kirjeldab olulisemaid tselluloosi derivaatide reaktsioonimehhanisme peamiselt esterdamise reaktsioone ja tselluloosi eetrite sünteesi;
- analüüsib olulisemate tselluloosi derivaatide keemilisi ja füüsikalisi omadusi ning seostab omadusi derivaatide rakendusvõimalustega erinevates toodetes;
- eristab tselluloosi derivaatide töötlemise olulisemaid meetodeid plasti- ja tekstiilitööstuses ning mujal. Valib teatavale derivaadile sobiva töötlusmeetodi lähtuvalt valmistatava toote omadustest ja valib soovitud tselluloosi derivaatide sünteesiks õiged ja väikseima keskkonnamõjuga meetodid, lahustid ja reagendid;
- võrdleb tselluloosil põhinevate materjalide ringlussevõtu meetodeid ja sellest lähtuvalt ringlussevõttu.

After completing this course, the student:
- correlates the structure, chemical and physical properties of cellulose to acquire the following techniques of chemical modification and processing of it;
- describes the most important sources of cellulose and is able to assess their sustainability. Correlates the most important techniques for separating cellulose from biomass and knows why it is necessary to activate cellulose before subsequent dissolution and chemical modification processes,
- compares historical and modern cellulose solvent systems, can distinguish between derivative and non-derivative dissolution,
- interprets the main reaction mechanisms of cellulose derivatives, mainly esterification reactions and the synthesis of cellulose ethers, explains the chemical and physical properties of cellulose derivatives and relates the properties of the derivatives to applicability in various products;
- correlates the most important methods of processing cellulose derivatives in the plastics and textile industries and elsewhere. Selects a suitable processing method for a particular derivative based on the properties of the product being manufactured;
- prioritizes the right methods, solvents and reagents with the least environmental impact for the synthesis of the desired cellulose derivatives;
- compares the methods of recycling materials based on cellulose and relates recycling accordingly.

Tselluloos on biosfääris enamlevinud biopõhine polümeer. Ainult murdosa sellest toormest suudaks sihipärasel kasutusel asendada fossiilsetel maavaradel põhinevad plastid taastuvate, süsinikuneutraalsete materjalidega. Tselluloos on laialt levinud tooraine ka Põhjamaades ja Eestis. Keemilise modifitseerimise, derivaatide kaudu on võimalik rakendada tselluloosi potentsiaal rohepöördes asendamaks fossiilsetel maavaradel põhinevaid plaste erinevates majandussektorites, nagu pakenditööstus ja ehitus aga ka kõrgtehnoloogilistes valdkondades nagu filtreerimine või energiasalvestus. Käesolev kursus tutvustab rohemajanduse mõttes perspektiivseid tselluloosi allikaid ja selle toorme ettevalmistust. Tselluloosi modifitseerimine toimub valdavalt lahustunud kujul, seega on kursuses oluline osa traditsiooniliste aga ka kaasaegsete lahustisüsteemide tutvustamisel. Kursuses antakse ülevaade laiast tselluloosi derivaatide valikust, keskendudes siiski enamlevinud estritele ja eetritele. Läbi derivaatide füüsikaliste ja keemiliste omaduste selgitatakse nende potentsiaalseid rakendusvaldkondi. Tutvustatakse tselluloosi derivaatide töötlemismeetodeid plasti- ja tekstiilitööstuses. Kursuse olulisim eesmärk on anda teadmised tuleviku tselluloosi derivaatide kavandamiseks ja sünteesiks, millel oleks kõikides tootmisprotsessi aspektides minimaalne keskkonnamõju.

Cellulose is the most common bio-based polymer in the biosphere. Only a fraction of this raw material could replace fossil resources based polymers by renewable, carbon-neutral materials. Cellulose is also a widespread raw material in the Nordic countries and Estonia. Through chemical modification, derivatives have the potential to revitalize cellulose to replace fossil-based plastics in various sectors of the economy, such as the packaging industry and construction, as well as in high-tech fields such as filtration or energy storage. This course introduces promising sources and preparation methods of cellulose in terms of the green economy. Modification of cellulose takes place mostly in dissolved form, so an important part of the course is the introduction of traditional as well as modern solvent systems. The course provides an overview of a wide range of cellulose derivatives, with a focus on the most common esters and ethers. The potential applications of the derivatives are explained through their physical and chemical properties. Methods for processing cellulose derivatives in the plastics and textile industries are introduced. The main goal of the course is to provide knowledge for the design and synthesis of future cellulose derivatives with minimal environmental impact in all aspects of the production process.

-

-

-

-

- loengukonspekt
- teadusartiklid
- Cellulose Derivatives Synthesis, Structure, and Properties. Thomas Heinze , Omar A. El Seoud , Andreas Koschella. ISBN 978-3-319-73167-4

-