Di Kevin Beck Aggiornato il 24 marzo 2022
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L'acetato di cellulosa è una sostanza che, come numerosi altri materiali utilizzati nell'industria umana, deve la sua esistenza alla cellulosa, un polisaccaride naturale presente nelle piante. (Un polisaccaride è una molecola di carboidrati costituita da un gran numero di unità di zucchero ripetute; il glicogeno, una forma di stoccaggio del glucosio negli esseri umani e in altri animali, è un altro polisaccaride.) Sviluppato per la prima volta nel 1860, l'acetato di cellulosa alla fine cambiò l'industria cinematografica rendendo possibile memorizzare le immagini su una sostanza che non aveva la tendenza a prendere fuoco, come facevano i cugini a base di celluloide del materiale che precedeva l'acetato di cellulosa nei film. mondo.
Sebbene l'acetato di cellulosa sia stato infine sostituito dal poliestere nella produzione di pellicole, si è rivelato una sostanza estremamente versatile. È fortemente associato alla modificazione del cotone e giustamente, ma ha trovato casa anche in numerose altre applicazioni.
La cellulosa è un polimero di molecole di glucosio. A sua volta, il glucosio – che è la fonte primaria di energia per le cellule viventi, sia che venga ingerito (come negli animali) o sintetizzato (come nelle piante) – è una molecola di sei atomi di carbonio che include un anello esagonale. Uno dei sei atomi di carbonio si trova sopra l'anello ed è attaccato a un gruppo -OH, o ossidrile; due degli atomi di carbonio all'interno dell'anello stesso sono anche attaccati a un gruppo ossidrile. Questi tre gruppi -OH possono reagire facilmente con altre molecole per formare legami idrogeno.
Esistono altri polimeri del glucosio, ma nella cellulosa, che è prodotta da una varietà di piante, i singoli monomeri del glucosio sono i più estesi. Inoltre, le singole catene di cellulosa si allineano una accanto all'altra in parallelo, il che favorisce i legami idrogeno tra le catene adiacenti e rafforza l'intera struttura della cellulosa. Nella cellulosa di tipo cotone, le catene sono così strettamente legate e allineate che è difficile dissolverle utilizzando metodi convenzionali non aggressivi, come semplicemente bagnarle.
Agli albori del cinema, all'inizio del XX secolo, la pellicola proiettata attraverso i proiettori era costituita da nitrocellulosa, conosciuta con il nome commerciale di Celluloide. Come molti composti ricchi di azoto, la nitrocellulosa è altamente combustibile e infatti può prendere fuoco spontaneamente nelle giuste condizioni. A causa del calore generato dai proiettori e dell'ovvia necessità di mantenere la pellicola asciutta, ciò ha preparato il terreno, per così dire, a incidenti violenti proprio nei momenti meno opportuni.
Nel 1865, un chimico francese, Paul Schützenberger, scoprì che se mescolava pasta di legno, ricca di cellulosa, con un composto chiamato anidride acetica, quest'ultima sostanza era in grado di insinuarsi tra le catene di cellulosa legate da idrogeno e attaccarsi ai numerosi gruppi idrossilici lì disponibili. Inizialmente, questa nuova sostanza, l'acetato di cellulosa, non fu utilizzata. Ma 15 anni dopo, i fratelli svizzeri Camille e Henri Dreyfus scoprirono che l'acetato di cellulosa poteva essere sciolto nel forte solvente acetone e poi riformato in una varietà di composti diversi. Ad esempio, quando viene assemblato in sottili fogli solidi, può essere utilizzato come pellicola.
Ricordiamo che le molecole di glucosio comprendono tre gruppi idrossilici, uno dei quali attaccato al carbonio esterno agli anelli esagonali e altri due sporgenti dall'anello stesso. L'atomo di idrogeno del gruppo ossidrile, che è attaccato all'ossigeno che è anche attaccato al carbonio dall'altro lato, può essere facilmente spostato da alcune molecole che poi prendono il posto dell'idrogeno nel costrutto genitore del glucosio. Una di queste molecole è l'acetato.
L'acetato, la forma di acido acetico che ha perso il suo idrogeno acido, è un composto a due atomi di carbonio spesso scritto CH3COO-. Ciò implica che l'acetato ha un gruppo metile (CH3-) ad un'estremità e un gruppo carbossilico all'altra estremità. Un gruppo carbossilico ha un doppio legame con un ossigeno e un legame singolo con l'altro. Poiché l'ossigeno può formare due legami e trasporta una carica negativa quando ha un solo legame, è in questo ossigeno che l'acetato si lega alla molecola di glucosio dove un gruppo ossidrile precedentemente era intatto.
L'acetato di cellulosa, come viene comunemente usato il termine, in realtà si riferisce al diacetato di cellulosa, in cui due dei tre gruppi idrossilici disponibili in ciascun monomero di glucosio sono stati sostituiti da acetato. Se viene reso disponibile abbastanza acetato, anche i rimanenti gruppi idrossilici iniziano a essere sostituiti da gruppi acetato, formando triacetato di cellulosa.
L'acido acetico, tra l'altro, è il principio attivo dell'aceto. Inoltre, un derivato dell'acido acetico chiamato acetil coenzima A, o acetil CoA, è una molecola chiave nel ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA) nella respirazione cellulare aerobica.
Come notato, l'acetato di cellulosa è stato in gran parte sostituito da una forma di poliestere nella produzione di pellicole, ma entrambi sono in gran parte superati ora che la fotografia digitale e la filmografia sono rapidamente diventate lo standard dei tempi. L'acetato di cellulosa è anche un componente importante dei filtri delle sigarette.
Quando agli inizi del 1900 entrarono in scena gli aerei, i chimici scoprirono presto che l'acetato di cellulosa poteva essere stratificato nel materiale utilizzato per formare il corpo e le ali degli aeroplani e quindi renderli più robusti senza aggiungere molto peso aggiuntivo.
I tessuti in acetato, come vengono chiamati, sono ovunque nel mondo dell'abbigliamento. Le camicie di cotone sono un prodotto popolare che include materiale in acetato. (Quando vedi "acetato" su un'etichetta di vestiti, ciò che in realtà viene elencato è acetato di cellulosa.) Ma nei primi usi dell'acetato di cellulosa nell'industria dell'abbigliamento, veniva effettivamente utilizzato insieme alla seta, un trattamento più costoso, piuttosto che come base per abiti economici prodotti in serie. Qui veniva utilizzato per mantenere gli intricati motivi spesso visti nei materiali di seta.
Negli anni '40, quando fu possibile realizzare forme trasparenti del materiale, l'acetato di cellulosa trovò casa nel Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, che lo utilizzò per realizzare i finestrini degli aerei e le parti che coprivano gli occhi delle maschere antigas. Oggi viene utilizzato in varie plastiche e rimane un'alternativa comune alle finestre in vetro, anche se a questo riguardo è stato ampiamente soppiantato dall'acrilico.
I prodotti in acetato di cellulosa sono per definizione realizzati per resistere alla degradazione di tutti i tipi, e in particolare alla degradazione chimica. Ciò significa che quando pensi a un elenco di prodotti "biodegradabili", qualsiasi cosa realizzata con acetato di cellulosa dovrebbe trovarsi in fondo alla tua lista mentale, perché questi prodotti persistono nell'ambiente per lunghi periodi in cui diventano rifiuti. (Considera il numero di mozziconi di sigaretta che probabilmente hai visto l'ultima volta che hai fatto una passeggiata lungo una tipica strada. Sfortunatamente, questi non sono abbastanza grandi, come bottiglie e lattine, per essere individuati e raccolti dagli addetti ai rifiuti, ma sono abbastanza onnipresenti da presentarsi come un pugno nell'occhio collettivo.)
Quando i prodotti in acetato di cellulosa rimangono esposti al sole per un periodo sufficientemente lungo, l'energia luminosa che li colpisce può iniziare a dissolvere l'acetato di cellulosa. Ciò consente alle molecole nell’ambiente, principalmente esterasi, di attaccare seriamente i legami nell’acetato di cellulosa. Questa combinazione di "attacco" è nota come fotochemodegradazione.
