Le 8 août 2023, une publication rapide dans la revue Nature a rapporté les derniers résultats de recherche de l'équipe du professeur Shuai Li du Collège d'ingénierie des matériaux de l'Université d'agriculture et de foresterie du Fujian. L'équipe a surmonté avec succès les défis techniques des adhésifs pour bois traditionnels à base de lignine, notamment les processus de préparation complexes, les coûts élevés et les performances médiocres. Ils ont utilisé de la lignine à haute activité pour développer un nouvel adhésif pour bois à base de lignine verte avec d'excellentes propriétés de liaison, qui s'avère prometteur comme alternative idéale aux adhésifs en vrac à base de produits pétrochimiques.
Les composites de bois d'ingénierie, tels que les panneaux de particules, sont largement utilisés dans divers domaines, notamment la construction et la décoration intérieure. La production annuelle de bois d'ingénierie de la Chine dépasse les 300 millions de mètres cubes, se classant au premier rang mondial. Actuellement, les adhésifs couramment utilisés pour ces composites de bois sont les résines urée-formaldéhyde et phénol-formaldéhyde, qui reposent principalement sur des ressources pétrochimiques et souffrent souvent d'émissions de formaldéhyde. Pour réduire la dépendance aux ressources fossiles, l'industrie s'est tournée vers l'utilisation de la lignine issue de la biomasse lignocellulosique renouvelable comme substitut partiel du phénol, ce qui a conduit au développement de résines lignine-phénol-formaldéhyde. Cependant, la lignine industrielle présente une forte condensation et une faible réactivité pendant le processus de séparation, ce qui se traduit par des adhésifs avec des performances de liaison inférieures, une couleur plus foncée, un coût plus élevé et une incapacité à surmonter complètement les émissions de formaldéhyde. Par conséquent, les communautés académiques et industrielles s'intéressent de plus en plus au développement d'adhésifs pour bois à faible coût, performants et non toxiques utilisant des biomatériaux verts et à faible émission de carbone.
Inspirés par la capacité de la lignine à lier la cellulose et l'hémicellulose dans la biomasse lignocellulosique à la manière d'une colle, le professeur Shuai Li et son équipe ont extrait la lignine hautement active du bois et des résidus agricoles pour créer un nouvel adhésif pour bois à base de lignine verte. Avec cet adhésif, ils ont réussi à produire du contreplaqué de haute qualité dans une large plage de températures de 100 à 190 degrés Celsius, offrant des avantages tels que la synthèse verte, un traitement simple, d'excellentes performances et un faible coût.
La caractérisation de l'interface microscopique a révélé que le mécanisme d'adhésion de l'adhésif pour bois à base de lignine implique principalement le ramollissement de la lignine et la pénétration et le remplissage de la lignine ramollie dans les espaces intercellulaires tels que les vaisseaux. En utilisant des techniques telles que la résonance magnétique nucléaire bidimensionnelle et la spectroscopie micro-infrarouge, il a été constaté que la lignine dans l'adhésif subit une auto-réticulation in situ et forme des réticulations avec la lignine native dans les parois cellulaires végétales. Dans l'ensemble, l'adhésif à base de lignine réalise une liaison physique et chimique à l'interface, permettant la production efficace de produits en bois verts à faible émission de carbone.
Cet article élargi fournit une description plus détaillée et académique du développement du nouvel adhésif pour bois à base de lignine. Les recherches menées par l'équipe du professeur Shuai Li offrent des informations précieuses sur la méthode de préparation et le mécanisme de collage de cet adhésif vert. Il ouvre la voie à l'application d'adhésifs pour bois à base de lignine dans l'industrie du bois d'ingénierie. Les résultats ont une valeur académique importante et des perspectives d'application pratique, contribuant à l'avancement de la technologie des adhésifs à base de lignine et à la réalisation des objectifs de développement durable.