El biopolímero lignina es un subproducto de la fabricación de papel y una materia prima prometedora para la fabricación de materiales plásticos sostenibles. Sin embargo, la calidad de este producto natural no es tan uniforme como la de los plásticos a base de petróleo. Se realizó un análisis de rayos Xen DESY revela por primera vez cómo la estructura molecular interna de diferentes productos de lignina está relacionada con las propiedades macroscópicas de los respectivos materiales. El estudio, que ha sido publicado en la revista Materiales de polímero aplicados , proporciona un enfoque para una comprensión sistemática de la lignina como materia prima para permitir la producción de bioplásticos a base de lignina con diferentes propiedades, dependiendo de la aplicación específica.
La lignina es una clase de polímeros orgánicos complejos y responsable de la estabilidad de las plantas, endureciéndolas y haciéndolas "leñosas" es decir, lignificación. Durante la producción de papel, la lignina se separa de la celulosa. La lignina forma los llamados compuestos aromáticos, quetambién juegan un papel clave en la fabricación de polímeros sintéticos o plásticos. "La lignina es la mayor fuente de compuestos aromáticos naturales, pero hasta ahora ha sido vista por la industria del papel principalmente como un subproducto o un combustible", explica Mats Johansson deel Royal Institute of Technology KTH en Estocolmo, que dirigió el equipo de investigación. "Millones de toneladas se producen cada año, proporcionando un flujo constante de materia prima para nuevos productos potenciales".
Algunas primeras aplicaciones de plásticos duros a base de lignina termoestables ya existen. Sin embargo, sus propiedades a menudo varían y hasta ahora ha sido difícil controlarlas específicamente. El equipo sueco ahora ha arrojado luz sobre la nanoestructura de diferentes fracciones comercialeslignina disponible en la fuente de rayos X de DESY PETRA III. "Resulta que hay fracciones de lignina con dominios más grandes y más pequeños", informa el autor principal Marcus Jawerth, del KTH de Estocolmo. "Esto puede ofrecer ciertas ventajas, dependiendo de la aplicación particular: hace que la lignina sea más dura o más blanda al alterar la llamada temperatura de transición vítrea a la que el biopolímero adopta un estado viscoso ".
Entre otras cosas, el análisis de rayos X reveló que los tipos de lignina cuyos anillos de benceno centrales están dispuestos en forma de T son particularmente estables. "La estructura molecular afecta las propiedades mecánicas macroscópicas", explica Stephan Roth de DESY, quienestá a cargo de la línea de haz P03 en la que se llevaron a cabo los experimentos y de quien fue coautor del artículo ". Esta es la primera vez que se caracteriza". Como producto natural, la lignina viene en numerosas configuraciones diferentes. Se necesitan más estudios paraproporciona una visión general sistemática de cómo los diferentes parámetros afectan las propiedades de la lignina. "Esto es muy importante para poder fabricar materiales de forma reproducible y, en particular, para predecir sus propiedades", dice Roth, quien también es profesor en KTH Stockholm"Si desea utilizar un material industrialmente, debe comprender su estructura molecular y saber cómo se correlaciona con las propiedades mecánicas".
Según Jawerth, hasta dos tercios de la lignina producida durante el proceso de producción de papel podrían convertirse en poliésteres y servir como material de partida para fabricar plásticos. "Junto con la celulosa y la quitina, la lignina es uno de los compuestos orgánicos más ubicuosen la Tierra y ofrece un enorme potencial para reemplazar los plásticos a base de petróleo ", dice el científico." Es demasiado valioso simplemente quemarlo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DISEÑO Deutsches Elektronen-Synchrotron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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