El 8 de agosto de 2023, una publicación rápida en la revista Nature informó los últimos hallazgos de investigación del equipo del profesor Shuai Li de la Facultad de Ingeniería de Materiales de la Universidad de Agricultura y Silvicultura de Fujian. El equipo ha superado con éxito los desafíos técnicos de los adhesivos para madera tradicionales a base de lignina, incluidos los procesos de preparación complejos, los altos costos y el bajo rendimiento. Han utilizado lignina de alta actividad para desarrollar un nuevo adhesivo verde para madera a base de lignina con excelentes propiedades de unión, que promete ser una alternativa ideal a los adhesivos a granel basados en productos petroquímicos.
Los compuestos de madera de ingeniería, como los tableros de partículas, se utilizan ampliamente en varios campos, incluida la construcción y la decoración de interiores. La producción anual de madera de ingeniería de China supera los 300 millones de metros cúbicos, ocupando el primer lugar en el mundo. Actualmente, los adhesivos comúnmente utilizados para estos compuestos de madera son resinas de urea-formaldehído y fenol-formaldehído, que dependen principalmente de recursos petroquímicos y, a menudo, sufren emisiones de formaldehído. Para reducir la dependencia de los recursos fósiles, la industria ha centrado su atención en la utilización de lignina procedente de biomasa lignocelulósica renovable como sustituto parcial del fenol, lo que ha llevado al desarrollo de resinas de lignina-fenol-formaldehído. Sin embargo, la lignina industrial exhibe una condensación severa y una baja reactividad durante el proceso de separación, lo que da como resultado adhesivos con un rendimiento de unión inferior, color más oscuro, mayor costo y una incapacidad para superar por completo las emisiones de formaldehído. En consecuencia, existe un interés creciente en las comunidades académica e industrial por desarrollar adhesivos para madera de bajo costo, alto rendimiento y no tóxicos utilizando biomateriales ecológicos y bajos en carbono.
Inspirándose en la capacidad de la lignina para unir celulosa y hemicelulosa en la biomasa lignocelulósica de manera similar a un pegamento, el profesor Shuai Li y su equipo extrajeron lignina altamente activa de la madera y los residuos agrícolas para crear un nuevo adhesivo para madera a base de lignina verde. Con este adhesivo, produjeron con éxito madera contrachapada de alta calidad dentro de un amplio rango de temperatura de 100 a 190 grados centígrados, ofreciendo ventajas como síntesis verde, procesamiento simple, excelente rendimiento y bajo costo.
La caracterización microscópica de la interfaz reveló que el mecanismo de adhesión del adhesivo para madera a base de lignina implica principalmente el ablandamiento de la lignina y la penetración y el llenado de la lignina ablandada en los espacios intercelulares, como los vasos. Usando técnicas como la resonancia magnética nuclear bidimensional y la espectroscopia microinfrarroja, se descubrió que la lignina en el adhesivo se auto-reticula in situ y forma enlaces cruzados con la lignina nativa en las paredes celulares de las plantas. En general, el adhesivo a base de lignina logra la unión tanto física como química en la interfaz, lo que permite la producción eficiente de productos de madera ecológicos y bajos en carbono.
Este artículo ampliado proporciona una descripción más detallada y académica del desarrollo del nuevo adhesivo para madera a base de lignina. La investigación realizada por el equipo del profesor Shuai Li ofrece información valiosa sobre el método de preparación y el mecanismo de unión de este adhesivo verde. Allana el camino para la aplicación de adhesivos para madera a base de lignina en la industria de la madera de ingeniería. Los hallazgos tienen un valor académico significativo y perspectivas de aplicación práctica, contribuyendo al avance de la tecnología de adhesivos a base de lignina y la realización de los objetivos de desarrollo sostenible.