The rapid population growth, increasing global energy demand, climate change, and excessive use of fossil fuels have adversely affected environmental management and sustainability. Furthermore, the requirements for a safer ecology and environment have necessitated the use of renewable materials, thereby solving the problem of sustainability of resources. In this perspective, lignocellulosic biomass is an attractive natural resource because of its abundance, renewability, recyclability, and low cost. The ever-increasing developments in nanotechnology have opened up new vistas in sensor fabrication such as biosensor design for electronics, communication, automobile, optical products, packaging, textile, biomedical, and tissue engineering. Due to their outstanding properties such as biodegradability, biocompatibility, non-toxicity, improved electrical and thermal conductivity, high physical and mechanical properties, high surface area and catalytic activity, lignocellulosic bionanomaterials including nanocellulose and nanolignin emerge as very promising raw materials to be used in the development of high-impact biosensors. In this article, the use of lignocellulosic bionanomaterials in biosensor applications is reviewed and major challenges and opportunities are identified.

Cellulose based nanomaterials have the great potential to be applied to paper as bulk additive or coating material to improve overall final properties, especially in secondary fiber. In the present work, the effect of applying different kinds of cellulose nanofibrils (CNF) to papers obtained from recycled fibers using size press on physical, mechanical and barrier properties was investigated and compared with the sole use of starch as coating material. The coating process of CNF was carried out by the addition of size press grade starch to coating suspension. As a cellulose source, wheat straw was evaluated and CNF was obtained through oxidative and enzymatic pretreatments. Results indicate that starch/CNF suspension improves the overall paper properties. As a result of the deposition of coating suspension contains of 4 % wt. periodate-oxidized CNF onto paper surface, tensile and burst indices of papersheets increased as 52.2 % and 194.4 %. Significant decreases were observed in air permeability as 69.8 %. Compression tests also have been conducted to evaluate papersheets end-use properties. In comparison to the other pretreated CNF, due to is lower viscosity, applying periodate-oxidized CNF as size press significantly increased the mechanical properties of the papers fabricated from the recycled pulps.

The influence of nanofibrillated cellulose (NFC) was investigated as a reinforcing agent to improve strength properties of papersheets fabricated from recycled pulp fibers of mixtures of old newspapers, old magazines, and old corrugated cardboards. To determine the effects of the NFC on the mechanical and physical properties of the recycled pulp papers, cellulose nanofibrils (NFC) were isolated from wheat straw, pretreated chemically and enzymatically (NFC-OX), and then added to the bulk suspensions of papermaking pulp slurries at various percentages. The electrokinetic and drainage properties of the pulps and the mechanical and physical properties of the papersheets were analyzed and compared. As expected, the addition of NFC/NFC-OX significantly increased the strength properties of papers. Papers containing 4% of NFC-OX (periodate pretreated) presented higher increases in tensile index (43%) and burst index (59.3%) than other papers. However, a high addition of NFC/NFC-OX increased the water retention, which is undesirable for papermaking. Hence, with optimum selection of NFC/NFC-OX and process conditions, higher mechanical properties could be acquired without increasing drainage rate. Compared to the other pretreated NFC/NFC-OX types, sodium-periodate-oxidized NFC-OX samples significantly increased the mechanical properties of the papers fabricated from the recycled pulps.

ÖzetSon yıllarda, dünya genelinde artan nüfus ile birlikte tarımsal ve endüstriyel faaliyetler giderek artmıştır. Bu faaliyetler sırasında ortaya çıkan organik maddeler, inorganik anyonlar, toksik ağır metaller, zehirli gazlar vb. birçok kirletici çevreye salınmakta ve özellikle sularda önemli derecede kirlilik sorunlarına yol açmaktadır. Bu nedenle çevre dostu ve uygun maliyetli arıtma teknolojilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Atık sularda kullanılan adsorpsiyon işlemi çevre dostu arıtma teknolojilerinden biridir. Çeşitli doğal kaynaklardan elde edilebilen selülozik maddeler adsorbanlar olarak kullanılabilmektedir. Atık sularda bulunan organik kirleticiler ve ağır metal iyonlarının adsorpsiyon kapasiteleri kimyasal işlemlerden etkilenmekte olup, modifiye edilmiş selülozun modifiye edilmemiş selüloza göre daha yüksek adsorpsiyon kapasitesi sergilediği bilinmektedir. Bu derlemede, literatürde yer alan çeşitli nanoselüloz esaslı adsorbanların, özellikle atık sularda bulunan boyaların uzaklaştırılmasında sergiledikleri adsorpsiyon kapasiteleri ve bu adsorbanların modifikasyonları sonrasında yapılarının karakterizasyonunda kullanılan FTIR ve SEM analizleri incelenmiştir. Nanoselüloz esaslı adsorbanların atık sulardaki boyaların uzaklaştırılmasında iyi bir potansiyel sergilediği görülmektedir. Çevre kirliliğini minimuma indirmek için ucuz ve daha etkili selüloz esaslı adsorbanların modifikasyonlarla geliştirilebileceği düşünülmektedir.

Kök, sap, saman, yaprak ve kabuk vb. gibi lignoselülozik hammadde kaynaklarından elde edilebilen nanoselüloz, kullanım potansiyeli ile orman ürünleri alanında önemli bir malzemedir. Tarımsal faaliyetler sonucu ortaya çıkar ve sahip olduğu fiziksel, kimyasal ve morfolojik özellikleri ile kullanıldığı nihai ürünlere olumlu etkiler sağlar. Literatürde nanoselüloz üretim yöntemi olarak sıklıkla kullanılan alkali veya asidik üretim yöntemine nazaran enzimatik hidroliz yöntemi daha az araştırılmıştır. Genel olarak, enzimatik hidroliz yoluyla nanoselüloz üretim süreçleri ile selüloz nanofibriller (CNF) üretilirken, enzimatik olmayan işlemler ile kristal nanoselülozlar (CNC) üretilmektedir. Bu çalışmada ilk kez buğday sapından elde edilen soda-NaBH4 ağartılmış kağıt hamuru liflerine iki farklı enzimatik ön muamele (hemiselülaz Pulpzyme HC 2500 ve selülaz Celluclast 1.5 L ticari enzimleri) ve ardından gerçekleştirilen homojenizasyon işlemi ile CNF elde edilmiş, homojenizasyon işlemi sonrası elde edilen CNF’ nin kimyasal, morfolojik, termal ve reolojik özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Enzimatik ön muamele işlemleri sonrasında gerçekleştirilen HPLC analizleri; artan enzim konsantrasyonlarında yapıdan daha fazla miktarda karbonhidratın uzaklaştırıldığını ve yüksek basınç altında gerçekleştirilen homojenizasyon sonrasında alınan SEM görüntüleri liflerin CNF üretiminde homojen bir şekilde nano boyuta indirgendiğini (ortalama 20-50 nm lif çapı) ortaya koymuştur.