L'8 agosto 2023, una rapida pubblicazione sulla rivista Nature ha riportato gli ultimi risultati della ricerca del team del professor Shuai Li del College of Material Engineering presso la Fujian Agriculture and Forestry University. Il team ha superato con successo le sfide tecniche dei tradizionali adesivi per legno a base di lignina, inclusi processi di preparazione complessi, costi elevati e scarse prestazioni. Hanno utilizzato lignina ad alta attività per sviluppare un nuovo adesivo per legno a base di lignina verde con eccellenti proprietà di adesione, che si mostra promettente come alternativa ideale agli adesivi sfusi a base petrolchimica.
I compositi in legno ingegnerizzato, come i pannelli truciolari, sono ampiamente utilizzati in vari campi tra cui l'edilizia e la decorazione d'interni. La produzione annuale cinese di legno ingegnerizzato supera i 300 milioni di metri cubi, classificandosi al primo posto nel mondo. Attualmente, gli adesivi comunemente usati per questi compositi di legno sono le resine urea-formaldeide e fenolo-formaldeide, che si basano principalmente su risorse petrolchimiche e spesso soffrono di emissioni di formaldeide. Per ridurre la dipendenza dalle risorse fossili, l'industria ha rivolto la sua attenzione all'utilizzo della lignina da biomassa lignocellulosica rinnovabile come sostituto parziale del fenolo, portando allo sviluppo di resine lignina-fenolo-formaldeide. Tuttavia, la lignina industriale mostra una forte condensazione e una bassa reattività durante il processo di separazione, con conseguenti adesivi con prestazioni di adesione inferiori, colore più scuro, costi più elevati e incapacità di superare completamente le emissioni di formaldeide. Di conseguenza, vi è un crescente interesse nelle comunità accademiche e industriali per lo sviluppo di adesivi per legno a basso costo, ad alte prestazioni e non tossici utilizzando biomateriali ecologici ea basse emissioni di carbonio.
Ispirato dalla capacità della lignina di legare la cellulosa e l'emicellulosa nella biomassa lignocellulosica in modo simile alla colla, il professor Shuai Li e il suo team hanno estratto lignina altamente attiva dal legno e dai residui agricoli per creare un nuovo adesivo per legno a base di lignina verde. Con questo adesivo, hanno prodotto con successo compensato di alta qualità in un ampio intervallo di temperature da 100 a 190 gradi Celsius, offrendo vantaggi come sintesi ecologica, lavorazione semplice, prestazioni eccellenti e basso costo.
La caratterizzazione microscopica dell'interfaccia ha rivelato che il meccanismo di adesione dell'adesivo per legno a base di lignina coinvolge principalmente l'ammorbidimento della lignina e la penetrazione e il riempimento della lignina ammorbidita negli spazi intercellulari come i vasi. Usando tecniche come la risonanza magnetica nucleare bidimensionale e la spettroscopia micro-infrarossa, si è scoperto che la lignina nell'adesivo subisce un'auto-reticolazione in situ e forma legami incrociati con la lignina nativa nelle pareti delle cellule vegetali. Nel complesso, l'adesivo a base di lignina raggiunge un legame sia fisico che chimico all'interfaccia, consentendo la produzione efficiente di prodotti in legno verdi ea basso tenore di carbonio.
Questo articolo ampliato fornisce una descrizione più dettagliata e accademica dello sviluppo del nuovo adesivo per legno a base di lignina. La ricerca condotta dal team del professor Shuai Li offre preziose informazioni sul metodo di preparazione e sul meccanismo di adesione di questo adesivo verde. Apre la strada all'applicazione di adesivi per legno a base di lignina nell'industria del legno ingegnerizzato. I risultati hanno un valore accademico significativo e prospettive di applicazione pratica, contribuendo al progresso della tecnologia adesiva basata sulla lignina e alla realizzazione di obiettivi di sviluppo sostenibile.