Predstavljanje novog zelenog ljepila za drvo na bazi lignina

8. avgusta 2023. brza publikacija u časopisu Nature objavila je najnovije nalaze istraživanja tima profesora Shuai Lija sa Fakulteta za inženjerstvo materijala na Univerzitetu za poljoprivredu i šumarstvo Fujian. Tim je uspješno prevladao tehničke izazove tradicionalnih ljepila za drvo na bazi lignina, uključujući složene procese pripreme, visoke troškove i loše performanse. Iskoristili su visokoaktivni lignin za razvoj novog zelenog ljepila za drvo na bazi lignina sa odličnim svojstvima vezivanja, koji obećava kao idealna alternativa za ljepila na bazi petrohemije.

Konstruirani drveni kompoziti, kao što su iverice, naširoko se koriste u različitim poljima, uključujući građevinarstvo i uređenje interijera. Godišnja proizvodnja proizvedenog drveta u Kini premašuje 300 miliona kubnih metara i zauzima prvo mjesto u svijetu. Trenutno, najčešće korištena ljepila za ove drvne kompozite su urea-formaldehidne i fenol-formaldehidne smole, koje se prvenstveno oslanjaju na petrohemijske resurse i često pate od emisija formaldehida. Kako bi smanjila ovisnost o fosilnim resursima, industrija je svoju pažnju usmjerila na korištenje lignina iz obnovljive lignocelulozne biomase kao djelomične zamjene za fenol, što je dovelo do razvoja lignin-fenol-formaldehidnih smola. Međutim, industrijski lignin pokazuje jaku kondenzaciju i nisku reaktivnost tokom procesa odvajanja, što dovodi do ljepila sa lošijim učinkom vezivanja, tamnijom bojom, višom cijenom i nemogućnošću potpunog prevladavanja emisija formaldehida. Posljedično, postoji sve veći interes u akademskoj i industrijskoj zajednici za razvoj jeftinih, visokih performansi i netoksičnih ljepila za drvo koristeći zelene i niskougljične biomaterijale.

Inspirirani sposobnošću lignina da veže celulozu i hemicelulozu u lignoceluloznoj biomasi na način sličan ljepilu, profesor Shuai Li i njegov tim izdvojili su visoko aktivni lignin iz drva i poljoprivrednih ostataka kako bi stvorili novi zeleni ljepilo za drvo na bazi lignina. Sa ovim lepkom, uspešno su proizveli visokokvalitetnu šperploču u širokom temperaturnom opsegu od 100 do 190 stepeni Celzijusa, nudeći prednosti kao što su zelena sinteza, jednostavna obrada, odlične performanse i niska cena.

Mikroskopska karakterizacija sučelja otkrila je da mehanizam adhezije ljepila za drvo na bazi lignina prvenstveno uključuje omekšavanje lignina i prodiranje i punjenje omekšanog lignina u međućelijske prostore kao što su žile. Koristeći tehnike kao što su dvodimenzionalna nuklearna magnetna rezonanca i mikro-infracrvena spektroskopija, otkriveno je da lignin u ljepilu podliježe samopoprečnom povezivanju na licu mjesta i stvara poprečne veze s prirodnim ligninom u zidovima biljnih stanica. Sve u svemu, ljepilo na bazi lignina postiže i fizičko i kemijsko vezivanje na međuprostoru, omogućavajući efikasnu proizvodnju zelenih, niskougljičnih proizvoda od drveta.

Ovaj prošireni članak pruža detaljniji i akademski opis razvoja novog ljepila za drvo na bazi lignina. Istraživanje koje je proveo tim profesora Shuai Lija nudi vrijedan uvid u metodu pripreme i mehanizam vezivanja ovog zelenog ljepila. Utire put za primjenu ljepila za drvo na bazi lignina u industrijskoj drvnoj industriji. Nalazi imaju značajnu akademsku vrijednost i izglede za praktičnu primjenu, doprinoseći napretku tehnologije ljepila na bazi lignina i ostvarivanju ciljeva održivog razvoja.