Dana 8. kolovoza 2023., brza publikacija u časopisu Nature izvijestila je o najnovijim nalazima istraživanja tima profesora Shuai Lija s Fakulteta za inženjerstvo materijala na Sveučilištu 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 lošu izvedbu. Iskoristili su visokoaktivni lignin za razvoj novog zelenog ljepila za drvo na bazi lignina s izvrsnim svojstvima lijepljenja, koje obećava kao idealna alternativa za rasuta ljepila na bazi petrokemije.
Konstruirani drveni kompoziti, kao što su ploče od iverice, naširoko se koriste u raznim područjima uključujući građevinarstvo i unutarnje uređenje. Kineska godišnja proizvodnja konstruiranog drva premašuje 300 milijuna kubičnih metara, što je prvo mjesto u svijetu. Trenutno su najčešće korištena ljepila za ove drvene kompozite urea-formaldehidne i fenol-formaldehidne smole, koje se prvenstveno oslanjaju na petrokemijske izvore i često pate od emisija formaldehida. Kako bi se smanjila ovisnost o fosilnim resursima, industrija je svoju pozornost 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 tijekom procesa odvajanja, što rezultira ljepilima s lošijim učinkom lijepljenja, tamnijom bojom, višom cijenom i nemogućnošću potpunog prevladavanja emisije formaldehida. Posljedično, postoji sve veći interes u akademskim i industrijskim zajednicama za razvoj jeftinih, visokoučinkovitih i netoksičnih ljepila za drvo korištenjem zelenih i niskougljičnih biomaterijala.
Nadahnuti sposobnošću lignina da veže celulozu i hemicelulozu u lignoceluloznoj biomasi na način sličan ljepilu, profesor Shuai Li i njegov tim ekstrahirali su visoko aktivni lignin iz drva i poljoprivrednih ostataka kako bi stvorili novo zeleno ljepilo za drvo na bazi lignina. S ovim ljepilom uspješno su proizveli visokokvalitetnu šperploču u širokom temperaturnom rasponu od 100 do 190 stupnjeva Celzijusa, nudeći prednosti kao što su zelena sinteza, jednostavna obrada, izvrsna izvedba i niska cijena.
Mikroskopska karakterizacija sučelja otkrila je da mehanizam prianjanja ljepila za drvo na bazi lignina primarno uključuje omekšavanje lignina i prodiranje i punjenje omekšanog lignina u međustanične prostore kao što su krvne žile. Korištenjem tehnika kao što su dvodimenzionalna nuklearna magnetska rezonancija i mikro-infracrvena spektroskopija, otkriveno je da lignin u ljepilu prolazi in situ samoumrežavanje i stvara poprečne veze s prirodnim ligninom u stjenkama biljnih stanica. Sveukupno, ljepilo na bazi lignina postiže fizikalno i kemijsko spajanje na sučelju, omogućujući učinkovitu proizvodnju zelenih proizvoda od drva s niskim udjelom ugljika.
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 dragocjen uvid u metodu pripreme i mehanizam vezivanja ovog zelenog ljepila. Utire put za primjenu ljepila za drvo na bazi lignina u drvnoj industriji. Nalazi imaju značajnu akademsku vrijednost i izglede za praktičnu primjenu, pridonoseći napretku tehnologije ljepila na bazi lignina i ostvarenju ciljeva održivog razvoja.