การแนะนำกาวติดไม้จากลิกนินสีเขียวชนิดใหม่

เมื่อวันที่ 8 สิงหาคม 2023 สิ่งพิมพ์อย่างรวดเร็วในวารสาร Nature ได้รายงานผลการวิจัยล่าสุดโดยทีมของศาสตราจารย์ Shuai Li จากวิทยาลัยวิศวกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัย Fujian Agriculture and Forestry ทีมงานประสบความสำเร็จในการเอาชนะความท้าทายด้านเทคนิคของกาวติดไม้ที่มีลิกนินแบบดั้งเดิม ซึ่งรวมถึงกระบวนการเตรียมที่ซับซ้อน ต้นทุนสูง และประสิทธิภาพต่ำ พวกเขาใช้ลิกนินที่มีฤทธิ์สูงเพื่อพัฒนากาวติดไม้ที่มีลิกนินเป็นสีเขียวชนิดใหม่พร้อมคุณสมบัติการยึดเกาะที่ยอดเยี่ยม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเป็นทางเลือกในอุดมคติสำหรับกาวจำนวนมากที่ผลิตจากปิโตรเคมี

วัสดุผสมไม้เอ็นจิเนียร์ เช่น พาร์ติเคิลบอร์ด ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ รวมถึงการก่อสร้างและการตกแต่งภายใน การผลิตไม้เอ็นจิเนียร์ต่อปีของจีนทะลุ 300 ล้านลูกบาศก์เมตร ขึ้นแท่นอันดับหนึ่งของโลก ปัจจุบัน กาวที่ใช้กันทั่วไปสำหรับวัสดุผสมไม้เหล่านี้ ได้แก่ เรซินยูเรีย-ฟอร์มาลดีไฮด์และฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ซึ่งส่วนใหญ่พึ่งพาทรัพยากรปิโตรเคมีและมักประสบกับการปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์ เพื่อลดการพึ่งพาทรัพยากรฟอสซิล อุตสาหกรรมได้หันไปใช้ลิกนินจากชีวมวลลิกโนเซลลูโลสที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้เพื่อทดแทนฟีนอลบางส่วน ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาเรซินลิกนิน-ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ อย่างไรก็ตาม ลิกนินในอุตสาหกรรมมีการควบแน่นอย่างรุนแรงและปฏิกิริยาต่ำในระหว่างกระบวนการแยก ส่งผลให้กาวมีประสิทธิภาพการยึดเกาะที่ด้อยกว่า มีสีเข้มขึ้น ต้นทุนสูงขึ้น และไม่สามารถเอาชนะการปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์ได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยเหตุนี้ จึงมีความสนใจเพิ่มขึ้นในแวดวงวิชาการและอุตสาหกรรมในการพัฒนากาวติดไม้ที่มีต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง และไม่เป็นพิษโดยใช้วัสดุชีวภาพสีเขียวและคาร์บอนต่ำ

ด้วยแรงบันดาลใจจากความสามารถของลิกนินในการจับเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสในมวลชีวภาพประเภทลิกโนเซลลูโลสในลักษณะคล้ายกาว ศาสตราจารย์ Shuai Li และทีมของเขาจึงสกัดลิกนินที่มีฤทธิ์สูงจากไม้และเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเพื่อสร้างกาวติดไม้จากลิกนินสีเขียวชนิดใหม่ ด้วยกาวนี้ พวกเขาประสบความสำเร็จในการผลิตไม้อัดคุณภาพสูงในช่วงอุณหภูมิกว้าง 100 ถึง 190 องศาเซลเซียส โดยมีข้อดี เช่น การสังเคราะห์สีเขียว การประมวลผลที่เรียบง่าย ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม และต้นทุนต่ำ

การวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของอินเทอร์เฟซด้วยกล้องจุลทรรศน์พบว่ากลไกการยึดเกาะของกาวติดไม้ที่มีลิกนินเป็นหลักเกี่ยวข้องกับการทำให้ลิกนินอ่อนตัวและการแทรกซึมและการเติมลิกนินที่นิ่มลงในช่องว่างระหว่างเซลล์ เช่น เรือ การใช้เทคนิคต่างๆ เช่น นิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์แบบสองมิติและไมโครอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี พบว่าลิกนินในกาวผ่านการเชื่อมขวางด้วยตนเองในแหล่งกำเนิด และก่อให้เกิดการเชื่อมขวางกับลิกนินดั้งเดิมในผนังเซลล์พืช โดยรวมแล้ว กาวที่มีส่วนผสมของลิกนินทำให้เกิดพันธะทั้งทางกายภาพและทางเคมีที่ส่วนต่อประสาน ทำให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ไม้คาร์บอนต่ำที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

บทความเพิ่มเติมนี้ให้รายละเอียดเพิ่มเติมและคำอธิบายเชิงวิชาการเกี่ยวกับการพัฒนากาวติดไม้ที่มีลิกนินเป็นส่วนประกอบใหม่ งานวิจัยที่จัดทำโดยทีมงานของศาสตราจารย์ฉ่วย หลี่ นำเสนอข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับวิธีการเตรียมและกลไกการติดของกาวสีเขียวนี้ เป็นการปูทางไปสู่การประยุกต์ใช้กาวติดไม้ที่มีลิกนินเป็นหลักในอุตสาหกรรมไม้เอ็นจิเนียร์ การค้นพบนี้ถือเป็นคุณค่าทางวิชาการที่สำคัญและโอกาสในการนำไปใช้จริง ซึ่งมีส่วนสนับสนุนความก้าวหน้าของเทคโนโลยีกาวที่มีส่วนผสมของลิกนินและการบรรลุเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน