Pe 8 august 2023, o publicație rapidă în revista Nature a raportat cele mai recente descoperiri ale echipei profesorului Shuai Li de la Colegiul de Inginerie a Materialelor de la Universitatea de Agricultură și Silvicultură din Fujian. Echipa a depășit cu succes provocările tehnice ale adezivilor tradiționali pentru lemn pe bază de lignină, inclusiv procese complexe de preparare, costuri ridicate și performanțe slabe. Ei au folosit lignină cu activitate ridicată pentru a dezvolta un nou adeziv pentru lemn pe bază de lignină verde, cu proprietăți excelente de lipire, care arată promițătoare ca alternativă ideală la adezivii în vrac pe bază de lignină petrochimică.
Compozitele din lemn de inginerie, cum ar fi plăcile de particule, sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii, inclusiv în construcții și decorațiuni interioare. Producția anuală de lemn de inginerie a Chinei depășește 300 de milioane de metri cubi, ocupându-se pe primul loc în lume. În prezent, adezivii utilizați în mod obișnuit pentru aceste compozite din lemn sunt rășinile uree-formaldehidă și fenol-formaldehidă, care se bazează în principal pe resurse petrochimice și suferă adesea de emisii de formaldehidă. Pentru a reduce dependența de resursele fosile, industria și-a îndreptat atenția către utilizarea ligninei din biomasa lignocelulozică regenerabilă ca înlocuitor parțial al fenolului, ceea ce duce la dezvoltarea rășinilor lignină-fenol-formaldehidă. Cu toate acestea, lignina industrială prezintă o condensare severă și o reactivitate scăzută în timpul procesului de separare, rezultând adezivi cu performanță de lipire inferioară, culoare mai închisă, cost mai mare și o incapacitate de a depăși complet emisiile de formaldehidă. În consecință, există un interes din ce în ce mai mare în comunitățile academice și industriale de a dezvolta adezivi pentru lemn cu costuri reduse, de înaltă performanță și netoxici, folosind biomateriale verzi și cu emisii scăzute de carbon.
Inspirați de capacitatea ligninei de a lega celuloza și hemiceluloza din biomasa lignocelulozică într-o manieră asemănătoare unui adeziv, profesorul Shuai Li și echipa sa au extras lignină foarte activă din lemn și reziduuri agricole pentru a crea un nou adeziv pentru lemn pe bază de lignină verde. Cu acest adeziv, au produs cu succes placaj de înaltă calitate într-un interval larg de temperatură de la 100 la 190 de grade Celsius, oferind avantaje precum sinteza verde, procesare simplă, performanță excelentă și cost redus.
Caracterizarea microscopică a interfeței a arătat că mecanismul de aderență al adezivului pentru lemn pe bază de lignină implică în primul rând înmuierea ligninei și pătrunderea și umplerea ligninei înmuiate în spațiile intercelulare, cum ar fi vasele. Folosind tehnici precum rezonanța magnetică nucleară bidimensională și spectroscopia micro-infraroșu, s-a constatat că lignina din adeziv suferă auto-reticulare in situ și formează legături încrucișate cu lignina nativă în pereții celulelor vegetale. În general, adezivul pe bază de lignină realizează atât legături fizice, cât și chimice la interfață, permițând producția eficientă de produse din lemn verzi, cu emisii scăzute de carbon.
Acest articol extins oferă o descriere mai detaliată și academică a dezvoltării noului adeziv pentru lemn pe bază de lignină. Cercetarea efectuată de echipa profesorului Shuai Li oferă perspective valoroase asupra metodei de preparare și mecanismului de lipire a acestui adeziv verde. Acesta deschide calea pentru aplicarea adezivilor pentru lemn pe bază de lignină în industria lemnului de inginerie. Descoperirile au o valoare academică semnificativă și perspective de aplicare practică, contribuind la progresul tehnologiei adezive pe bază de lignină și la realizarea obiectivelor de dezvoltare durabilă.