2023 m. rugpjūčio 8 d. greita publikacija žurnale Nature pranešė apie naujausius Fudziano žemės ūkio ir miškininkystės universiteto Medžiagų inžinerijos koledžo profesoriaus Shuai Li komandos tyrimų rezultatus. Komanda sėkmingai įveikė tradicinių lignino pagrindu pagamintų medienos klijų techninius iššūkius, įskaitant sudėtingus paruošimo procesus, dideles išlaidas ir prastą našumą. Jie panaudojo didelio aktyvumo ligniną, kad sukurtų naujus žalius lignino pagrindu pagamintus medienos klijus, pasižyminčius puikiomis sukibimo savybėmis, o tai yra puiki alternatyva naftos chemijos pagrindu pagamintiems biriems klijams.
Medžio kompozitai, tokie kaip medžio drožlių plokštės, yra plačiai naudojami įvairiose srityse, įskaitant statybą ir vidaus apdailą. Kinijos metinė inžinerinės medienos gamyba viršija 300 milijonų kubinių metrų ir užima pirmąją vietą pasaulyje. Šiuo metu šiems medienos kompozitams dažniausiai naudojami klijai yra karbamido-formaldehido ir fenolio-formaldehido dervos, kurios daugiausia priklauso nuo naftos chemijos išteklių ir dažnai kenčia nuo formaldehido emisijos. Siekdama sumažinti priklausomybę nuo iškastinių išteklių, pramonė atkreipė dėmesį į lignino iš atsinaujinančios lignoceliuliozės biomasės naudojimą kaip dalinį fenolio pakaitalą, todėl buvo kuriamos lignino-fenolio-formaldehido dervos. Tačiau pramoninis ligninas atskyrimo proceso metu labai kondensuojasi ir mažai reaguoja, todėl klijai yra prastesni sukibimo savybėmis, tamsesnė spalva, didesnė kaina ir nesugeba visiškai įveikti formaldehido emisijos. Todėl akademinės ir pramonės bendruomenės vis labiau domisi kurti nebrangius, efektyvius ir netoksiškus medienos klijus, naudojant ekologiškas ir mažai anglies dvideginio išskiriančias biomedžiagas.
Įkvėptas lignino gebėjimo surišti celiuliozę ir hemiceliuliozę lignoceliuliozinėje biomasėje tokiu būdu, kaip klijai, profesorius Shuai Li ir jo komanda iš medienos ir žemės ūkio liekanų išgavo labai aktyvų ligniną, kad sukurtų naujus žalius lignino pagrindu pagamintus medienos klijus. Naudodami šiuos klijus jie sėkmingai gamino aukštos kokybės fanerą plačiame temperatūrų diapazone nuo 100 iki 190 laipsnių Celsijaus, o tai pasižymi tokiais pranašumais kaip žalioji sintezė, paprastas apdorojimas, puikus našumas ir maža kaina.
Mikroskopinis sąsajos apibūdinimas atskleidė, kad lignino pagrindu pagamintų medienos klijų sukibimo mechanizmas pirmiausia apima lignino minkštinimą ir suminkštinto lignino įsiskverbimą ir užpildymą į tarpląstelines erdves, tokias kaip indai. Naudojant tokius metodus kaip dvimatis branduolinis magnetinis rezonansas ir mikro-infraraudonųjų spindulių spektroskopija, buvo nustatyta, kad klijuose esantis ligninas in situ savaime susijungia ir formuoja kryžminius ryšius su natūraliu ligninu augalų ląstelių sienelėse. Apskritai, lignino pagrindu pagaminti klijai pasiekia tiek fizinį, tiek cheminį sukibimą sąsajoje, leidžiančią efektyviai gaminti ekologiškus, mažai anglies išskiriančius medienos gaminius.
Šiame išplėstiniame straipsnyje pateikiamas išsamesnis ir akademinis naujų medienos klijų lignino pagrindu kūrimo aprašymas. Profesoriaus Shuai Li komandos atliktas tyrimas suteikia vertingų įžvalgų apie šių žalių klijų paruošimo metodą ir surišimo mechanizmą. Tai atveria kelią lignino pagrindu pagamintų medienos klijų pritaikymui inžinerinės medienos pramonėje. Išvados turi didelę akademinę vertę ir praktinio pritaikymo perspektyvas, prisidedančios prie lignino pagrindu pagamintų klijų technologijos pažangos ir tvaraus vystymosi tikslų įgyvendinimo.