O biopolímero lignina é um subproduto da fabricação de papel e uma promissora matéria-prima para a fabricação de materiais plásticos sustentáveis. Contudo, a qualidade desse produto natural não é tão uniforme quanto a dos plásticos à base de petróleo. Uma análise de raios-X realizada no DESY revela pela primeira vez como a estrutura molecular interna de diferentes produtos de lignina está relacionada com as propriedades macroscópicas dos respectivos materiais. O estudo, que foi publicado no jornal Materiais de polímero aplicado ACS , fornece uma abordagem para uma compreensão sistemática da lignina como matéria-prima para permitir a produção de bioplásticos à base de lignina com propriedades diferentes, dependendo da aplicação específica.

A lignina é uma classe de polímeros orgânicos complexos e responsáveis ​​pela estabilidade das plantas, endurecê-los e torná-los "lenhosos" (ou seja, lignificação). Durante a produção de papel, a lignina é separada da celulose. A lignina forma os chamados compostos aromáticos, que também desempenham um papel fundamental na fabricação de polímeros sintéticos ou plásticos. "A lignina é a maior fonte de compostos aromáticos naturais, mas até agora tem sido visto pela indústria do papel principalmente como um subproduto ou um combustível, "explica Mats Johansson do Royal Institute of Technology (KTH) em Estocolmo, que liderou a equipe de pesquisa. "Milhões de toneladas são produzidos todos os anos, fornecendo um fluxo constante de matéria-prima para novos produtos em potencial. "

Já existem algumas primeiras aplicações de plásticos duros à base de lignina (termofixos). Contudo, suas propriedades costumam variar e até agora tem sido difícil controlá-los especificamente. A equipe sueca agora lançou luz sobre a nanoestrutura de diferentes frações de lignina comercialmente disponível na fonte de raios-X do DESY, PETRA III. "Acontece que existem frações de lignina com domínios maiores e menores, "relata o autor principal Marcus Jawerth, do KTH de Estocolmo. "Isso pode oferecer certas vantagens, dependendo da aplicação particular:torna a lignina mais dura ou mais macia, alterando a chamada temperatura de transição vítrea na qual o biopolímero adota um estado viscoso. "

Entre outras coisas, a análise de raios-X revelou que aqueles tipos de lignina cujos anéis de benzeno centrais estão dispostos em forma de T são particularmente estáveis. "A estrutura molecular afeta as propriedades mecânicas macroscópicas, "explica Stephan Roth do DESY, quem é o responsável pela linha de luz P03 na qual os experimentos foram conduzidos e quem é o co-autor do artigo. "Esta é a primeira vez que isso foi caracterizado." Como um produto natural, a lignina vem em várias configurações diferentes. Mais estudos são necessários para fornecer uma visão geral sistemática de como diferentes parâmetros afetam as propriedades da lignina. “Isso é muito importante para podermos fabricar materiais de forma reproduzível, e, em particular, para prever suas propriedades, "diz Roth, que também é professor na KTH Stockholm. "Se você quiser usar um material industrialmente, você precisa entender sua estrutura molecular e saber como isso se correlaciona com as propriedades mecânicas. "

De acordo com Jawerth, até dois terços da lignina produzida durante o processo de produção do papel pode ser transformada em poliésteres e servir como matéria-prima para fazer plásticos. “Junto com a celulose e a quitina, a lignina é um dos compostos orgânicos mais onipresentes na Terra e oferece um enorme potencial para substituir os plásticos à base de petróleo, "diz o cientista." É muito valioso simplesmente queimá-lo. "