8. augusta 2023 rýchla publikácia v časopise Nature informovala o najnovších výskumných zisteniach tímu profesora Shuai Li z Vysokej školy materiálového inžinierstva na poľnohospodárskej a lesníckej univerzite Fujian. Tím úspešne prekonal technické výzvy tradičných lepidiel na drevo na báze lignínu, vrátane zložitých procesov prípravy, vysokých nákladov a slabého výkonu. Využili vysokoaktívny lignín na vývoj nového zeleného lepidla na drevo na báze lignínu s vynikajúcimi spojovacími vlastnosťami, ktoré je sľubné ako ideálna alternatíva k hromadným lepidlám na petrochemickej báze.
Drevené kompozity, ako sú drevotrieskové dosky, sa široko používajú v rôznych oblastiach vrátane stavebníctva a dekorácie interiéru. Ročná produkcia upraveného dreva v Číne presahuje 300 miliónov metrov kubických, čo je prvé miesto na svete. V súčasnosti sú bežne používanými lepidlami pre tieto drevené kompozity močovino-formaldehydové a fenolformaldehydové živice, ktoré sa primárne spoliehajú na petrochemické zdroje a často trpia emisiami formaldehydu. Aby sa znížila závislosť na fosílnych zdrojoch, priemysel obrátil svoju pozornosť na využitie lignínu z obnoviteľnej lignocelulózovej biomasy ako čiastočnej náhrady za fenol, čo viedlo k vývoju lignín-fenol-formaldehydových živíc. Avšak priemyselný lignín vykazuje silnú kondenzáciu a nízku reaktivitu počas separačného procesu, čo vedie k lepidlám s horším lepiacim výkonom, tmavšou farbou, vyššou cenou a neschopnosťou úplne prekonať emisie formaldehydu. V dôsledku toho rastie záujem v akademických a priemyselných komunitách o vývoj lacných, vysokovýkonných a netoxických lepidiel na drevo s použitím ekologických a nízkouhlíkových biomateriálov.
Profesor Shuai Li a jeho tím, inšpirovaní schopnosťou lignínu viazať celulózu a hemicelulózu v lignocelulózovej biomase spôsobom podobným lepidlu, extrahovali vysoko aktívny lignín z dreva a poľnohospodárskych zvyškov, aby vytvorili nové lepidlo na drevo na báze zeleného lignínu. S týmto lepidlom úspešne vyrobili vysokokvalitnú preglejku v širokom rozsahu teplôt 100 až 190 stupňov Celzia, ktorá ponúka výhody ako zelená syntéza, jednoduché spracovanie, vynikajúci výkon a nízke náklady.
Mikroskopická charakterizácia rozhrania odhalila, že mechanizmus adhézie lepidla na drevo na báze lignínu primárne zahŕňa zmäkčenie lignínu a penetráciu a plnenie zmäkčeného lignínu do medzibunkových priestorov, ako sú cievy. Použitím techník, ako je dvojrozmerná nukleárna magnetická rezonancia a mikro-infračervená spektroskopia, sa zistilo, že lignín v lepidle podlieha samozosieťovaniu in situ a vytvára priečne väzby s natívnym lignínom v stenách rastlinných buniek. Lepidlo na báze lignínu celkovo dosahuje fyzikálnu aj chemickú väzbu na rozhraní, čo umožňuje efektívnu výrobu zelených produktov z dreva s nízkym obsahom uhlíka.
Tento rozšírený článok poskytuje podrobnejší a akademický popis vývoja nového lepidla na drevo na báze lignínu. Výskum vykonaný tímom profesora Shuai Li ponúka cenné poznatky o metóde prípravy a mechanizme lepenia tohto zeleného lepidla. Pripravuje cestu pre aplikáciu lepidiel na drevo na báze lignínu v drevárskom priemysle. Zistenia majú významnú akademickú hodnotu a praktické aplikačné vyhliadky, čo prispieva k pokroku technológie lepidiel na báze lignínu a k realizácii cieľov trvalo udržateľného rozvoja.