Lignina

Zenbait landare-zelularen paretaren osaketan parte hartzen duen molekula organikoa, paretari zurruntasuna ematen diona eta ondorioz ehunak zurezko bihurtzen dituena
Lignina egituraren adibidea

Lignina, Plantae erreinuko organismo zelularretan eta baita Chromalveolata erreinuko, Dinophytas dibisioko, algetan [1] presente dagoen polimeroa da. Lignina hitza, latineko lignum [2] hitzetik dator, eta horren esanahia 'egurra' da. Kimikoki, polimero fenoliko erretikulatuen [3] barruan sailkatzen da. Talde aromatiko ez-karbohidratikoen barruan kokatzen den eta polimero egitura ezberdin asko izan ditzakeen konposatua da. Beraz, lignina mota anitz daudela esan daiteke, ez dago lignina egitura bakarra naturan.

Polisakaridoen ondoren, lignina, landareen polimero organiko ugarienetakoa da, zelulosa eta hemizelulosarekin batera. Hiru konposatu hauen banaketa landarearen araberakoa da. Zuraren kasuan, adibidez, normalean konposizio hau aurki daiteke:

zelulosa: % 38-50    hemizelulosa: % 23-32     eta    lignina: % 15-25

Lignina eduki altua aurkezten duten eta merkataritza arloaren ikuspegitik interesgarriak diren landare asko exisitizen dira, adibidez, Panicum virgatum, % 33ko lignina edukia daukana eta Pinea abies, % 28-39ko lignina edukikoa. [4]

HistoriaAldatu

Ligninari buruzko informazioa agertu zen lehen aldia, 1813. urtean izan zen. A. P. de Candolle, botanikari suitzarrak aurkitu zuen eta bere izena eman zion: latinezko lignum hitzetik eratorritakoa. Material haritsu, zaporegabe, azidoetan hauspeakorra [5] eta bai uretan eta bai alkoholetan subtantzia disolbaezin bezala deskribatu zuen lignina.

Egitura eta konposizio kimikoaAldatu

 
Ligninaren hiru monolignol ohikoenak: alkohol p-kumarilikotik(1), alkohol koniferilikotik(2) eta alkohol sinapilikotik(3).

Ligninaren egituraren definizioa ez da inoiz beste polimero natural batzuena bezain argia izan, bere egitura aldatu egiten baita bere jatorria eta erabiltzen den erauzketa edo isolamendu metodoaren arabera. [6] Gainera, esan daiteke, ligninak dituen egitura unitateak, ez direla erregularki kokatuak aurkezten eta hauek guztiak polimero amorfo tridimentsional ezberdinak osatzen dituztela.

Orokorrean, ligninak, hiru oinarrizko monolignol unitateetatik eratorritako kopolimeroak dira: alkohol p-kumarilikotik(1), alkohol koniferilikotik(2) eta alkohol sinapilikotik(3).[7] Ligninak duen monolignol hauetariko bakoitzaren portzentajea landarearen araberako izango da.

Funtzio biologikoaAldatu

Garrantzitsua da esatea ezaguna den ez-polisakarido zuntz bakarra dela eta osagai honek, landareen bizitzan funtsezkoak diren hainbat funtzio betetzen lagutzen duela: funtzio nagusia landareen zurtoinak sendotzea da, pareta zelularrari zurruntasuna emanez. Bestetik, uraren garraioa eraginkorrago bihurtzen laguntzen du, bere propietate hidrofobikoengatik eta ligninak dauzkan ehunak, mikroorganismoen erasoei aurre egiten diote, eta hala, pareta zelularrera entzima suntsitzaileen sarrera ekiditen dute.

Lignina polimero aromatiko heterogeneoa denez, degradazioarekiko erresistentzia handia aurkezten du. Horrek orokorrean, zelulosaren industrian arazo ugari sorraraz ditzake. Eta horregatik, ligninaren aurre-bereizketa egin behar da gehienetan, fabrikan bertan errez. Baina hala ere, bere izaera kimikoa dela eta, lignina produktu kimiko aromatikoen iturri interesgarria bihurtu da azkenaldian.

Beraz, konposatu aromatiko sinpleak lortzeko, lignina degradatzea beharrezkoa izango da. Hala, beste industria batzuetako lehengaiak lortu eta lignina erretzean askatzen diren gasen emisioak ekidin ahalko dira.

Ligninaren biodegradazioaAldatu

Orokorrean, emaitza onak ematen dituzten bi prozesu ezagutzen dira konposatu honen biodegradazioa lortzeko: onddoen bitartez eginiko degradazioa eta bakterioek burututakoa. Bietan, lotura espezifiko batzuk apurtzeko gai diren entzimek hartzen dute parte: peroxidasak eta fenoloxidasak.

Zelulosa eta hemizelulosa metabolizatzeko gaitasuna, onddo eta beste mikroorganismo batzuen ezaugarri nahiko arrunta da. Aitzitik, lignina mineralizatzeko gaitasuna, onddo eta bakterio mota gutxi batzuek bakarrik daukate. Talde hauetan aurki daitezke, alde batetik, onddo lignolitekoak: Basidiomizetea familiakoak. Familia honetan, 22.000 espezie daude gutxi gora behera, esaterako: Planerochaetespp., Pleurotus spp., Ganoderma spp., Phellinusspp., Eucalyptusspp., Daedaleaspp., Puccinia spp... Eta beste alde batetik, lignina degradatzeko edota eraldatzeko gai diren bakterioak Aktinomixidoen familiakoak dira. Bakterio talde hauetan sailkaturiko espezieen artean, Pseudomonak dira lignina degradatzeko gehien aztertu diren espezieak. [8]

Baina, nahiz eta lignina degradatzeko kapazak diren bakterio mota batzuk existitu, konposatu honen % 20 baino gutxiago degradatzea lortzen dute orokorrean. Beraz, onddoak errendimendu altuagoa erakutsi dutenez betebehar honetan (materia organikoan dagoen karbonoaren % 30-50 asimilatzea lortzen dute), gaur egun hauen inguruko ikerketak dira nabarmenagoak.

Aplikazioak gaur egungo industrianAldatu

 
Blankenteinen (Alemania) dagoen zelulosa fabrika. Bertan, lignina erretzen da papera fabrikatzeko asmoz Kraft edo sulfito prozesua erabilita.

Lignina, lehengai berriztagarrien iturri ugaria da eta etorkizuneko aplikazio askorentzako baliagarria izango dela uste da.

Paperezko industriak, lignina kopuru handia sortzen du urtero. Material honen % 98 inguru, zuzenean erretzen da fabriketan energia berreskuratzeko. % 2a bakarrik, gutxi gora behera 1.100.000 tona dena, merkataritza produktu bezala erabiltzen da.

Alabaina, datozen urteetan, ligninatik eratorritako produktuak, oso erabilgarriak diren eremuetan parte hartzen hasiko dira. Beraz, horrek esan nahi du, gero eta indar gehiago jarriko direla ligninatik eratorritako konposatuak lortzeko ahaleginetan.

Ligninak, pestiziden sakabanatzaile, metal astunen harrapatzaile… moduan jardun dezake ligno-sulfonato moduan presente dagoenean. Kimikoki eraldatu gabeko lignina, kopolimero gisa erabil daiteke erretxina batzuen propietate mekanikoak hobetzeko. Edota kimikoki eraldatu daiteke beste erretxina mota batzuk eratzeko eta itsasgarri batzuen propietateak hobetzeko. Lignina hidrolizatuz eta oxidatuz, industrialki interesgarriak diren konposatuak sortzeko ere erabil daiteke: bainilina (aldehidoa), kresoleakIkatz aktibatua ekoizteko ere erabil daiteke, bere karbono kontzentrazio altuak direla eta.

Konposatu aromatiko polidroxilatuak (katekoleak, kinonak, alkalaril eterrak, eta abar) farmakologian erabiltzen diren konposatu garrantzitsuenetarikoak dira. Oinarri bezala medikamentuak ekoizteko, sintesi organikorako, hainbat aplikazio kimikoren sintesia lortzeko (tindagaiak, kontserbatzaileak, polimeroak, eta abar)… -erako erabiltzen dira.

Hala ere, azpimarratzekoa da, ligninatik eratorritako konposatuen ekoizpenerako ikuspegi onak eduki arren, hauek lortzeko erabilitako metodoak hainbat muga tekniko dituztela; beraz, beharrezkoa izango da beste prozesu batzuk garatzea (adib. prozesu katalitikoak, entzimatikoak, erreaktibo berrien erabilera sustatzea eta abar), hala, eraginkortasun handiagoko produkzioa eta industria mailan lehiakorrak diren produktuak lortzeko helburuarekin. [9]

ErreferentziakAldatu

  1. (Ingelesez) Martone, Patrick T.; Estevez, José M.; Lu, Fachuang; Ruel, Katia; Denny, Mark W.; Somerville, Chris; Ralph, John. (2009-01-27). «Discovery of Lignin in Seaweed Reveals Convergent Evolution of Cell-Wall Architecture» Current Biology (2): 169–175 doi:10.1016/j.cub.2008.12.031 ISSN 0960-9822 PMID 19167225 . Noiz kontsultatua: 2019-11-23.
  2. (Gaztelaniaz) Academic Press. 2016-08-19 . Noiz kontsultatua: 2019-11-23.
  3. (Ingelesez) Lebo, Stuart E.; Gargulak, Jerry D.; McNally, Timothy J.. (2001). «Lignin» Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (American Cancer Society) doi:10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub2 ISBN 978-0-471-23896-6 . Noiz kontsultatua: 2019-11-23.
  4. (Ingelesez) «Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources | ScienceDirect» www.sciencedirect.com . Noiz kontsultatua: 2019-11-23.
  5. Candolle, Augustin Pyramus de. (1813). Théorie élémentaire de la botanique; ou, Exposition des prinicpes de la classification naturelle et de l'art de décrire et d'étudier les végétaux. Paris, Déterville . Noiz kontsultatua: 2019-11-23.
  6. (Ingelesez) Gerstein, Mark B.; Lu, Zhi John; Nostrand, Eric L. Van; Cheng, Chao; Arshinoff, Bradley I.; Liu, Tao; Yip, Kevin Y.; Robilotto, Rebecca et al.. (2010-12-24). «Integrative Analysis of the Caenorhabditis elegans Genome by the modENCODE Project» Science (6012): 1775–1787 doi:10.1126/science.1196914 ISSN 0036-8075 PMID 21177976 . Noiz kontsultatua: 2019-11-23.
  7. (Gaztelaniaz) Taiz, Lincoln; Zeiger, Eduardo. (2006-06-30). Fisiología vegetal. Universitat Jaume I ISBN 978-84-8021-601-2 . Noiz kontsultatua: 2019-11-23.
  8. M. L. Montoya Franco; G. A. Muñoz Herrera; Directora: L. Bueno. DEGRADACIÓN DE LIGNINA EN LODOS PROVENIENTES DE LA INDUSTRIA PAPELERA MEDIANTE DEL EMPLEO DEL Ganoderma Lucidum. Universidad Tecnológica de Pereira, Facultad de Tecnología, Escuela de Química. Pereira, Colombia 2014.
  9. Chávez-Sifontes, Marvin; Domine, Marcelo E. LIGNINA, ESTRUCTURA Y APLICACIONES: MÉTODOS DE DESPOLIMERIZACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DE DERIVADOS AROMÁTICOS DE INTERÉS INDUSTRIAL Avances en Ciencias e Ingeniería, vol. 4, núm. 4, octubre-diciembre, 2013, pp. 15-46 Executive Business School La Serena, Chile

BibliografiaAldatu

Gustavo Dávila y Rafael Vázquez-Duhalt. ENZIMAS LIGNINOLÍTICAS FÚNGICAS PARA FINES AMBIENTALES. Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México. Av. Universidad 2001, Cuernavaca, Morelos, 01000, México.

Ikus, gaineraAldatu

Kanpo estekakAldatu