8. srpna 2023 rychlá publikace v časopise Nature informovala o nejnovějších výzkumných zjištěních týmu profesora Shuai Li z College of Material Engineering na Fujian Agriculture and Forestry University. Tým úspěšně překonal technické výzvy tradičních lepidel na dřevo na bázi ligninu, včetně složitých procesů přípravy, vysokých nákladů a špatného výkonu. Využili vysoce aktivní lignin k vývoji nového zeleného lepidla na dřevo na bázi ligninu s vynikajícími vazebnými vlastnostmi, které se jeví jako slibná alternativa k lepidlům na bázi petrochemie.
Umělé dřevěné kompozity, jako jsou dřevotřískové desky, jsou široce používány v různých oblastech včetně stavebnictví a interiérové dekorace. Roční produkce umělého dřeva v Číně přesahuje 300 milionů metrů krychlových, což je první místo na světě. V současné době jsou běžně používanými lepidly pro tyto dřevěné kompozity močovinoformaldehydové a fenolformaldehydové pryskyřice, které jsou primárně závislé na petrochemických zdrojích a často trpí emisemi formaldehydu. Aby se snížila závislost na fosilních zdrojích, průmysl obrátil svou pozornost k využití ligninu z obnovitelné lignocelulózové biomasy jako částečné náhrady za fenol, což vedlo k vývoji lignin-fenol-formaldehydových pryskyřic. Průmyslový lignin však vykazuje silnou kondenzaci a nízkou reaktivitu během separačního procesu, což vede k lepidlům s horším lepicím výkonem, tmavší barvou, vyšší cenou a neschopností zcela překonat emise formaldehydu. V důsledku toho roste zájem v akademické a průmyslové komunitě o vývoj levných, vysoce výkonných a netoxických lepidel na dřevo s využitím zelených a nízkouhlíkových biomateriálů.
Inspirován schopností ligninu vázat celulózu a hemicelulózu v lignocelulózové biomase způsobem podobným lepidlu, profesor Shuai Li a jeho tým extrahovali vysoce aktivní lignin ze dřeva a zemědělských zbytků, aby vytvořili nové lepidlo na dřevo na bázi zeleného ligninu. S tímto lepidlem úspěšně vyrobili vysoce kvalitní překližku v širokém teplotním rozsahu 100 až 190 stupňů Celsia, což nabízí výhody, jako je zelená syntéza, jednoduché zpracování, vynikající výkon a nízké náklady.
Mikroskopická charakterizace rozhraní odhalila, že mechanismus adheze lepidla na dřevo na bázi ligninu primárně zahrnuje změkčení ligninu a pronikání a plnění změkčeného ligninu do mezibuněčných prostor, jako jsou cévy. Pomocí technik, jako je dvourozměrná nukleární magnetická rezonance a mikro-infračervená spektroskopie, bylo zjištěno, že lignin v lepidle podléhá samozesíťování in situ a tvoří příčné vazby s nativním ligninem ve stěnách rostlinných buněk. Celkově lepidlo na bázi ligninu dosahuje fyzikální i chemické vazby na rozhraní, což umožňuje efektivní výrobu zelených nízkouhlíkových dřevěných produktů.
Tento rozšířený článek poskytuje podrobnější a akademický popis vývoje nového lepidla na dřevo na bázi ligninu. Výzkum vedený týmem profesora Shuai Li nabízí cenné poznatky o způsobu přípravy a mechanismu lepení tohoto zeleného lepidla. Připravuje cestu pro aplikaci lepidel na dřevo na bázi ligninu v průmyslovém dřevozpracujícím průmyslu. Zjištění mají významnou akademickou hodnotu a praktické vyhlídky na použití, přispívají k pokroku technologie lepidel na bázi ligninu a k realizaci cílů udržitelného rozvoje.