Em 8 de agosto de 2023, uma publicação rápida na revista Nature relatou as últimas descobertas da pesquisa da equipe do professor Shuai Li da Faculdade de Engenharia de Materiais da Universidade Agrícola e Florestal de Fujian. A equipe superou com sucesso os desafios técnicos dos adesivos de madeira tradicionais à base de lignina, incluindo processos de preparação complexos, altos custos e baixo desempenho. Eles utilizaram lignina de alta atividade para desenvolver um novo adesivo de madeira verde à base de lignina com excelentes propriedades de adesão, o que se mostra promissor como uma alternativa ideal aos adesivos a granel de base petroquímica.
Compósitos de madeira projetados, como painéis de partículas, são amplamente utilizados em vários campos, incluindo construção e decoração de interiores. A produção anual de madeira engenheirada da China ultrapassa 300 milhões de metros cúbicos, ficando em primeiro lugar no mundo. Atualmente, os adesivos comumente usados para esses compósitos de madeira são resinas de ureia-formaldeído e fenol-formaldeído, que dependem principalmente de recursos petroquímicos e muitas vezes sofrem com emissões de formaldeído. Para reduzir a dependência de recursos fósseis, a indústria voltou sua atenção para a utilização de lignina de biomassa lignocelulósica renovável como substituto parcial do fenol, levando ao desenvolvimento de resinas de lignina-fenol-formaldeído. No entanto, a lignina industrial exibe condensação severa e baixa reatividade durante o processo de separação, resultando em adesivos com desempenho de colagem inferior, cor mais escura, custo mais alto e incapacidade de superar completamente as emissões de formaldeído. Consequentemente, há um interesse crescente nas comunidades acadêmica e industrial em desenvolver adesivos de madeira de baixo custo, alto desempenho e não tóxicos usando biomateriais verdes e de baixo carbono.
Inspirado pela capacidade da lignina de ligar celulose e hemicelulose na biomassa lignocelulósica de maneira semelhante à cola, o professor Shuai Li e sua equipe extraíram lignina altamente ativa de madeira e resíduos agrícolas para criar um novo adesivo verde à base de lignina. Com este adesivo, eles produziram compensados de alta qualidade dentro de uma ampla faixa de temperatura de 100 a 190 graus Celsius, oferecendo vantagens como síntese verde, processamento simples, excelente desempenho e baixo custo.
A caracterização microscópica da interface revelou que o mecanismo de adesão do adesivo de madeira à base de lignina envolve principalmente o amolecimento da lignina e a penetração e preenchimento da lignina amolecida em espaços intercelulares, como vasos. Usando técnicas como ressonância magnética nuclear bidimensional e espectroscopia de micro-infravermelho, descobriu-se que a lignina no adesivo sofre auto-reticulação in-situ e forma reticulações com lignina nativa nas paredes celulares das plantas. No geral, o adesivo à base de lignina atinge a ligação física e química na interface, permitindo a produção eficiente de produtos de madeira verdes com baixo teor de carbono.
Este artigo expandido fornece uma descrição mais detalhada e acadêmica do desenvolvimento do novo adesivo de madeira à base de lignina. A pesquisa conduzida pela equipe do professor Shuai Li oferece informações valiosas sobre o método de preparação e o mecanismo de colagem desse adesivo verde. Ele abre caminho para a aplicação de adesivos de madeira à base de lignina na indústria de madeira engenheirada. As descobertas têm valor acadêmico significativo e perspectivas de aplicação prática, contribuindo para o avanço da tecnologia de adesivos à base de lignina e para a realização de metas de desenvolvimento sustentável.