Avaa päävalikko
Ligniinipolymeerin rakenteen malli. Ligniini on haaroittunut polymeeri, jolla ei ole yhtä tiettyä rakennetta, ja tämä on vain eräs niistä malleista, jotka perustuvat tunnettujen rakenneyksiköiden yhdistelmiin.

Ligniini on vahvoja sidoksia muodostava polyfenoli. Se on selluloosan jälkeen maapallon toiseksi yleisin biopolymeeri ja selluloosan ja hemiselluloosan ohella puun tärkeimpiä ainesosia. Ligniini on puussa kuitujen sidosaineena, ja sen vuoksi puun väri on yleensä kellertävä. Puun suurempi ligniinipitoisuus aiheuttaakin huomattavimmat erot puu- ja ruohovartisten kasvien välillä. Havupuilla ligniinipitoisuus on 24 - 33 % ja lehtipuilla 16 - 25 %[1].

Sisällysluettelo

HistoriaMuokkaa

Anselme Paye teki laboratoriokokeita puuaineksella vuonna 1838. Kun hän käsitteli ainesta typpihapolla, hän huomasi osan aineksesta häviävän ja jäljelle jäävän kuitumaisen tuotteen. Aluksi hän nimitti tuotetta selluloosaksi, mutta myöhemmin paljastui, että Payen eristämä kuituaines oli vieläkin varsin heterogeeninen. Tuotteesta liuenneen aineksen hiilipitoisuus oli suurempi kuin kuituaineksen. F. Schultze antoi liuenneelle aineelle vuonna 1865 nimen ligniini. Ligniini tulee latinankielisestä sanasta lignum, joka tarkoittaa puuta. 1800-luvun lopulla massanvalmistusmenetelmien kehittyminen lisäsi kiinnostusta ligniiniin ja sen reaktioita tutkittiin. 1897 selvisi, että ligniini muistutti kemiallisesti koniferyylialkoholia. P. Klason esitti vuonna 1907 ligniinin olevan suurimolekyylinen aine ja oletti 10 vuotta myöhemmin, että koniferyylialkoholiyksiköt voisivat olla liittyneinä toisiinsa hydroksyyliryhmien välityksellä.[2]

Ligniinin rakenneMuokkaa

 
Koniferyylialkoholi, ligniinin rakenneyksikkö.

Ligniinillä ei ole selkeää kemiallista rakennetta, mutta sille voidaan määrittää keskimääräinen kemiallinen kaava. Useita erilaisia rakennemalleja on ehdotettu ja tiedetään, että ligniinin rakentuu monolignoleista, joita ovat p-kumaryylialkoholi, koniferyylialkoholi, ja sinapyylialkoholi. Ligniinin rakenne myös vaihtelee riippuen kasvista. Ligniini on hyvin haaroittunut polymeeri ja siten täysin amorfinen. Sitä ei voida kiteyttää.

Ligniini paperiteollisuudessaMuokkaa

Paperiteollisuudessa ligniini on puussa haitallinen komponentti, koska se sitoo puun selluloosan ja hemiselluloosan. Kemiallisessa massanvalmistuksessa ligniini pyritään poistamaan massasta mahdollisimman tehokkaasti ja sellua keittämällä se melko hyvin onnistuukin. Mekaanisessa massanvalmistuksessa kaikki puun ligniini jää massaan. Ligniini myös aiheuttaa vanhan paperin kellastumisen.

Ligniinin käyttökohteetMuokkaa

Selluteollisuudessa ligniini hyvän lämpöarvonsa takia yleensä poltetaan. Sulfaattiligniiniä (kraftligniini), jota saadaan sulfaattisellunkeitossa ja lignosulfonaattia, jota saadaan sulfiittisellunkeitoissa, voidaan kuitenkin käyttää esimerkiksi sideaineena teiden pölyämisen estämisessä, dispergointiaineena sementin valmistuksessa tai raaka-aineena useille hyödyllisille molekyyleille. Ligniinistä voidaan valmistaa muun muassa vanilliinia, DMSO:ta, etanolia ja ksylitolia.

Ligniinistä voidaan myös valmistaa termoplastisista raaka-ainetta, josta voidaan muovata kappaleita kuten muovista. Materiaali on ympäristöystävällinen vaihtoehto petrokemikaaleista valmistetuille muoveille.[3]

Ligniinin hajotus luonnossaMuokkaa

Valkolahottajasienet kykenevät hajottamaan ligniiniä. Ruskolahottajat eivät tähän kykene.[4]

LähteetMuokkaa

  1. Herkko Hämäläinen: ENERGIAPUUN VARASTOINTI: Energiapuun varastointiohje [opinnäytetyö] 7.3.2012. Mikkelin ammattikorkeakoulu. Viitattu 19.5.2017.
  2. Eero Sjöström: ”4”, Puukemia, teoreettiset perusteet ja sovellutukset, s. 71. Espoo: Otakustantamo, 1979. ISBN 951-671-168-5. suomeksi.
  3. Welcome to TECNARO TECNARO. Viitattu 9.8.2008. (englanniksi)
  4. Mäkelä, Miia: The white-rot fungi Phlebia radiata and Dichomitus squalens in wood-based cultures: expression of laccases, lignin peroxidases, and oxalate decarboxylase (mikrobiologia) 4.12.2009. Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos. Viitattu 23.4.2015.

Aiheesta muuallaMuokkaa