8 серпня 2023 року швидка публікація в журналі Nature повідомила про останні результати дослідження команди професора Шуай Лі з Коледжу інженерії матеріалів Фуцзяньського університету сільського господарства та лісництва. Команда успішно подолала технічні проблеми традиційних деревних клеїв на основі лігніну, включаючи складні процеси підготовки, високу вартість і низьку продуктивність. Вони використали високоактивний лігнін для розробки нового клею для деревини на основі зеленого лігніну з чудовими властивостями зв’язування, який є перспективною ідеальною альтернативою масовим клеям на основі нафтохімічних речовин.
Сконструйовані деревні композити, такі як ДСП, широко використовуються в різних сферах, включаючи будівництво та оздоблення інтер’єрів. Річний обсяг виробництва технічної деревини в Китаї перевищує 300 мільйонів кубічних метрів, займаючи перше місце в світі. В даний час клеї, що зазвичай використовуються для цих деревних композитів, — це карбамідоформальдегідні та фенолоформальдегідні смоли, які переважно залежать від нафтохімічних ресурсів і часто страждають від викидів формальдегіду. Щоб зменшити залежність від викопних ресурсів, промисловість звернула увагу на використання лігніну з відновлюваної лігноцелюлозної біомаси як часткової заміни фенолу, що призвело до розробки лігнін-фенол-формальдегідних смол. Однак промисловий лігнін демонструє сильну конденсацію та низьку реакційну здатність під час процесу поділу, що призводить до отримання клеїв із нижчою ефективністю зв’язування, темнішим кольором, вищою ціною та нездатністю повністю подолати викиди формальдегіду. Отже, в академічних і промислових колах зростає інтерес до розробки недорогих, високоефективних і нетоксичних клеїв для деревини з використанням екологічно чистих і низьковуглецевих біоматеріалів.
Натхненний здатністю лігніну зв’язувати целюлозу та геміцелюлозу в лігноцелюлозній біомасі подібним до клею способом, професор Шуай Лі та його команда витягли високоактивний лігнін із деревини та сільськогосподарських відходів, щоб створити новий клей для дерева на основі зеленого лігніну. За допомогою цього клею вони успішно виготовляли високоякісну фанеру в широкому температурному діапазоні від 100 до 190 градусів за Цельсієм, пропонуючи такі переваги, як екологічний синтез, проста обробка, відмінні характеристики та низька вартість.
Мікроскопічна характеристика інтерфейсу виявила, що механізм адгезії клею для деревини на основі лігніну в основному включає розм’якшення лігніну та проникнення та заповнення розм’якшеного лігніну в міжклітинних просторах, таких як судини. За допомогою таких методів, як двовимірний ядерний магнітний резонанс та мікроінфрачервона спектроскопія, було виявлено, що лігнін у адгезиві зазнає самозшивання на місці та утворює зшивання з нативним лігніном у клітинних стінках рослин. Загалом, клей на основі лігніну забезпечує як фізичне, так і хімічне з’єднання на межі розділу, забезпечуючи ефективне виробництво екологічно чистих виробів з деревини з низьким вмістом вуглецю.
Ця розширена стаття містить більш детальний академічний опис розробки нового клею для деревини на основі лігніну. Дослідження, проведене командою професора Шуай Лі, пропонує цінну інформацію про метод приготування та механізм склеювання цього зеленого клею. Це відкриває шлях для застосування клеїв для деревини на основі лігніну в деревообробній промисловості. Отримані результати мають значну академічну цінність і перспективи практичного застосування, сприяючи розвитку технології клеїв на основі лігніну та реалізації цілей сталого розвитку.