Pada tanggal 8 Agustus 2023, sebuah publikasi cepat di jurnal Nature melaporkan temuan penelitian terbaru oleh tim Profesor Shuai Li dari Fakultas Teknik Material di Universitas Pertanian dan Kehutanan Fujian. Tim ini telah berhasil mengatasi tantangan teknis perekat kayu tradisional berbasis lignin, termasuk proses persiapan yang rumit, biaya tinggi, dan kinerja yang buruk. Mereka telah memanfaatkan lignin dengan aktivitas tinggi untuk mengembangkan perekat kayu berbasis lignin hijau baru dengan sifat ikatan yang sangat baik, yang menjanjikan sebagai alternatif ideal untuk perekat massal berbasis petrokimia.
Komposit kayu rekayasa, seperti papan partikel, banyak digunakan di berbagai bidang termasuk konstruksi dan dekorasi interior. Produksi tahunan kayu rekayasa Tiongkok melampaui 300 juta meter kubik, menempati peringkat pertama di dunia. Saat ini, perekat yang umum digunakan untuk komposit kayu ini adalah resin urea-formaldehida dan fenol-formaldehida, yang terutama bergantung pada sumber daya petrokimia dan sering kali mengalami emisi formaldehida. Untuk mengurangi ketergantungan pada sumber daya fosil, industri ini mengalihkan perhatiannya untuk memanfaatkan lignin dari biomassa lignoselulosa terbarukan sebagai pengganti sebagian fenol, yang mengarah pada pengembangan resin lignin-fenol-formaldehida. Namun, lignin industri menunjukkan kondensasi yang parah dan reaktivitas yang rendah selama proses pemisahan, sehingga menghasilkan perekat dengan kinerja ikatan yang lebih rendah, warna lebih gelap, biaya lebih tinggi, dan ketidakmampuan untuk sepenuhnya mengatasi emisi formaldehida. Akibatnya, terdapat peningkatan minat di kalangan akademisi dan industri untuk mengembangkan perekat kayu berbiaya rendah, berkinerja tinggi, dan tidak beracun menggunakan biomaterial ramah lingkungan dan rendah karbon.
Terinspirasi oleh kemampuan lignin untuk mengikat selulosa dan hemiselulosa dalam biomassa lignoselulosa dengan cara seperti lem, Profesor Shuai Li dan timnya mengekstraksi lignin yang sangat aktif dari kayu dan residu pertanian untuk menciptakan perekat kayu berbasis lignin hijau yang baru. Dengan perekat ini, mereka berhasil memproduksi kayu lapis berkualitas tinggi dalam kisaran suhu 100 hingga 190 derajat Celcius, menawarkan keunggulan seperti sintesis ramah lingkungan, pemrosesan sederhana, kinerja luar biasa, dan biaya rendah.
Karakterisasi antarmuka mikroskopis mengungkapkan bahwa mekanisme adhesi perekat kayu berbasis lignin terutama melibatkan pelunakan lignin dan penetrasi serta pengisian lignin lunak ke dalam ruang antar sel seperti pembuluh. Dengan menggunakan teknik seperti resonansi magnetik nuklir dua dimensi dan spektroskopi mikro-inframerah, ditemukan bahwa lignin dalam perekat mengalami ikatan silang di tempat dan membentuk ikatan silang dengan lignin asli di dinding sel tanaman. Secara keseluruhan, perekat berbasis lignin mencapai ikatan fisik dan kimia pada antarmuka, memungkinkan produksi produk kayu ramah lingkungan dan rendah karbon secara efisien.
Artikel yang diperluas ini memberikan penjelasan yang lebih rinci dan akademis tentang pengembangan perekat kayu berbasis lignin yang baru. Penelitian yang dilakukan oleh tim Profesor Shuai Li menawarkan wawasan berharga mengenai metode persiapan dan mekanisme pengikatan perekat ramah lingkungan ini. Hal ini membuka jalan bagi penerapan perekat kayu berbasis lignin dalam industri kayu rekayasa. Temuan ini memiliki nilai akademis yang signifikan dan prospek penerapan praktis, berkontribusi terhadap kemajuan teknologi perekat berbasis lignin dan realisasi tujuan pembangunan berkelanjutan.