لیگنین چوب

لیگنین و سلولز گیاهی

لیگنین یک پلیمر پیچیدهٔ ساخته شده از واحدهای مولکولی فنیلپروپان است که به شکل آمورف و مخلوط با هولوسلولز در گیاهان به صورت لایه‌ای دور سلولز  قرار میگیرد . بعد از سلولز، لیگنین رایج‌ترین ترکیب در ساختار گیاهان چوبی و غیرچوبی  میباشد چوب خشک حاوی حدود ۲۵ درصد لیگنین است که در دیواره سلولی و در قسمت خارجی سلول قرار گرفته‌است. لیگنین به عنوان یک اتصال دهنده دیواره سلولی عمل می‌کند و فیبرهای سلولی  را برای استحکام ساختار چوب به هم متصل می‌نماید. منابع لیگنین فراوانند و اکثراً هم غیرقابل مصرفند. چوب و پوست درختان که از صنایع الواری به‌جای می‌مانند و همچنین فضولات کشاورزی می‌توانند مقدار بسیار زیادی لیگنین حاصل دهند. منبع کوچک‌تر ولی در دسترس‌تر لیگنین خمیر کاغذ و صنایع چوب است که ذخیره زیادی برای لیگنین است. محتویات لیگنین در گونه‌های مختلف چوب از یک درخت به درخت دیگر و حتی در یک منطقه از یک درخت نسبت به منطقه دیگر از همان درخت متفاوت می باشد چهار مولکول لیگنین، سلولز، همی سلولز و پکتین هستند که لیگنین بیشترین نقش را در تحکیم دیواره سلولی دارد و مولکول های بعدی در رده های پایین تر هستند. لیگنین مولکول بسیار بزرگی است که مولکول های زیاد دیگری را به هم متصل می کند. این همان مولکولی است که بافت محکم چوب را تشکیل می دهد. همچنین باعث افزایش قدرت دیواره سلول های گیاهان و سخت شدن ریشه ها در گیاه می شود. سلولز نیز مولکول بزرگی است؛ پلیمری است که از رشته های درازی از هزاران مولکول قند ساده گلوکز تشکیل می شود.   مولکول همی سلولز هم از تعدادی قند ساده تشکیل شده است که به صورت رشته ای به هم متصل هستند. این مولکول بلوری نمی شود و استحکام کمتری دارد. پکتین مولکول بزرگ دیگری است که از قندهای ساده بسیاری که به هم متصل هستند ساخته شده است. سفت بودن میوه های نرسیده به دلیل وجود مولکول پکتین است. با رسیده شدن میوه مولکول های پکتین در هم می شکنند. سلولز و لیگنین فراوان ترین پلیمرهای ارگانیک روی سیاره زمین هستند. ما از هر دوی این ها در کنار هم در تولیدات چوبی برای ساخت خانه ها و مبلمان و نیز برای تولید کاغذ استفاده می کنیم. زرد بودن و حالت کهنگی کاغذهای استفاده شده در تولید روزنامه به دلیل وجود لیگنین  میباشد . کاغذهای معمولی مانند روزنامه در مجاورت نور  آفتاب و به دنبال فرایندهای شیمیایی و مکانیکی زرد می‌ شوند؛ در واقع کاغذ از خرده‌ های چوب حاوی ماده‌ ای به نام لیگنین درست می‌ شود که نور خورشید را جذب می‌کند ولی در روند ساخت کاغذ سنتی از الیاف سلولزی استفاده می‌شود و PHآن کاملاً خنثی است. کاغذهای مرغوب تر و گران‌تر بدون لیگنین هستند، چون تقریباً تمامی مولکول های لیگنین را از آن ها خارج می کنند و فقط سلولز باقی می ماند که عامل سفیدی و قشنگی کاغذهای مرغوب است. لیگنین عامل اصلی ایجاد رنگ قهوه‌ای در ساختار چوب است. هر چوبی که قهوه‌ای‌تر باشد لیگنین بیشتری دارد که در نباتات به صورت لایه‌ای دور سلولز را فراگرفته‌اند.لیگنین در گونه‌های مختلف چوب از یک درخت به درخت دیگر و حتی در یک قسمت از یک درخت نسبت به قسمت دیگر از همان درخت متفاوت است. لیگنین یک پلیمر با وزن مولکولی بیشتر از ۱۰ هزار در درختان کاج و احتمالاً کمتر از ۵هزار در درختان برگ‌ریز است. پنبه و کتان، فیبرهای گیاهی هستند که در ساخت پارچه و کاغذ از آن ها استفاده می شود. پارچه های کتانی (که از فیبر کتان ساخته می شوند) را از لیگنین و سلولز درست می کنند. ۹۵ درصد حجم پنبه نیز سلولز است.