Lignina y su estructura

Lignina es una clase compleja de polímeros orgánicos que forman el material estructural clave en los tejidos de soporte de la mayoría de las plantas. La lignina es de particular importancia en la formación de paredes celulares, especialmente en la madera y la corteza, porque son rígidas y menos propensas a la descomposición. Químicamente, la lignina es un polímero hecho por los precursores fenólicos de reticulación.

Estructura

La lignina es una colección de polímeros altamente heterogéneos derivados de un pequeño número de alcoholes de lignina precursores. La heterogeneidad proviene de la variedad y el grado de reticulación entre estos alcoholes de lignina. : Alcohol de coniferil (4-hidroxi-3-metoxifenilpropano) (g, cuyo grupo a veces se llama guaiacil), alcohol mostaza (3,5-dimetoxi-4-hidroxifenilpropano) (s, cuyo grupo a veces se llama syringyl) y p-coumaryl alcohol (4-hidroxifenilpropano) (H, cuyo grupo a veces se conoce como 4-hidroxifenilo).La cantidad relativa del precursor "monómero " (lignol) varía según la fuente de la planta. Las ligninas generalmente se clasifican de acuerdo con su relación de syingilo/guaiacilo. La lignina de las gimnospermas (maderas blandas, pastos) se deriva del alcohol de coniferil, que arroja guaiacol sobre la pirólisis. En las angiospermas (maderas duras), algunos coniferil alcohol se convierten en alcohol sinapílico. .El peso molecular de la lignina excede los 10,000 U.IT es hidrófobo porque es rico en subunidades aromáticas. El grado de polimerización es difícil de medir porque el material es heterogéneo. Se han descrito diferentes tipos de lignina de acuerdo con los métodos de aislamiento. Dominado a G, mientras que algunas palmeras están dominadas por S. Todas las ligninas contienen pequeñas cantidades de monómeros de lignina incompletos o modificados, otros monómeros son prominentes en plantas no maderadas.

Función biológica

La lignina llena los espacios de la pared celular entre la celulosa, la hemicelulosa y los componentes de pectina, especialmente en tejidos vasculares y de soporte: traqueidas de xilema, elementos vasculares y esclerocitos.La lignina juega un papel vital en la canalización del agua y los nutrientes acuosos en los tallos vegetales. Los componentes de polisacárido de las paredes celulares vegetales son altamente hidrófilos y, por lo tanto, permeables al agua, mientras que la lignina es más hidrofóbica. La reticulación de los polisacáridos por lignina es un obstáculo para la absorción de agua por las paredes celulares. conducir agua. La lignina está presente en todas las plantas vasculares, pero no en briófitas, lo que respalda la idea de que la función original de la lignina se limitaba al transporte de agua.Está vinculado covalentemente a la hemicelulosa, reticulando los diferentes polisacáridos de las plantas, impartiendo resistencia mecánica a las paredes celulares y extendiendo la planta en su conjunto. Su función más común es proporcionar apoyo al fortalecer la madera en las plantas vasculares, que consiste principalmente de xilem. células y fibras de esclerenquima lignificadas.Finalmente, la lignina también confiere resistencia a las enfermedades al acumularse en los sitios de penetración de patógenos, lo que hace que las células vegetales sean menos susceptibles a la degradación de la pared celular.

Importancia económica

La producción comercial global de lignina es una consecuencia de la fabricación de papel. En 1988, se produjeron más de 220 millones de toneladas de papel en todo el mundo. La mayoría de este documento está delignificada; La lignina constituye aproximadamente 1/3 de la masa de lignocelulosa. La lignina es un impedimento para la fabricación de papel porque es de color, se vuelve amarillo en el aire y su presencia se debilita. Una vez separada de la celulosa, se quema como combustible. Solo una fracción pequeña se usa en una amplia gama de aplicaciones de bajo volumen donde la forma en lugar de la calidad es importante.La pulpa mecánica o de alto rendimiento que se usa para hacer que el papel de periódico todavía contiene la mayor parte de la lignina que originalmente estaba presente en la madera. Esta lignina es lo que causa periódico al amarillo con el tiempo. Los procesos de delignificación son una tecnología central en la industria del papel y una fuente de problemas ambientales importantes.En la pulpa de sulfito, la lignina se elimina de la pulpa de madera como lignosulfonato, para el cual se han propuesto muchas aplicaciones. Se utilizan como dispersantes, humectantes, estabilizadores de emulsión y secuestrantes (tratamiento de agua). al concreto fresco como aditivos en la década de 1930 para reducir la relación de cemento de agua, que es el parámetro principal que controla la porosidad del concreto, de ahí su resistencia mecánica, difusividad y conductividad hidráulica, todos los parámetros necesarios para su durabilidad. Tiene aplicaciones en el medio ambiente sostenible sostenible sostenible. Supresores de polvo de la carretera. Frecuente, la lignina se puede usar junto con la celulosa para crear plásticos biodegradables como una alternativa a los plásticos de hidrocarburos si la extracción de lignina se logra a través de un proceso más amigable con el medio ambiente que la fabricación de plástico común.La lignina eliminada por el proceso Kraft generalmente se quema por su valor de combustible, proporcionando energía a la fábrica de papel. Existen dos procesos comerciales para eliminar la lignina del licor negro para usos de mayor valor: Lignoboost (Suecia) y Lignoforce (Canadá). La lignina tiene el potencial de convertirse en una fuente renovable de compuestos aromáticos en la industria química, con un mercado potencial de más de $ 130 mil millones.Dado que es el biopolímero más frecuente después de la celulosa, la lignina se ha estudiado como una materia prima para la producción de biocombustibles y podría ser un extracto de plantas importante para el desarrollo de nuevos biocombustibles.