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La lignine est l'un des principaux constituants du bois, le deuxième en importance après la cellulosecellulose et l'hémicellulose (10 à 25 % de la biomasse sèche). Elle est présente dans la plupart des plantes vasculaires et dans quelques algues.
La lignine est biosynthétisée par les plantes à partir de la phénylalaninephénylalanine, un acide aminéacide aminé issu de la transformation de la cellulose. On la retrouve principalement sous trois formes de monomèresmonomères basés sur le squelette du 4-hydroxy phénylpropane (cycle de 6 carbonescarbones + chaîne à 3 carbones). Ces trois monomères diffèrent par le nombre de groupements méthoxyles (OCH3) portés par le cycle aromatiquearomatique : 0 pour l'alcoolalcool p-coumarylique, 1 pour l'alcool coniférylique et 2 pour l'alcool synapylique. Ces monomères forment respectivement les unités H (hydroxyphényles), G (guaïacyles) et S (syringyles) et se combinent de manière différente chez chaque espèceespèce de plante. L'alcool coniférylique est très abondant (80 %) chez les conifères (gymnospermesgymnospermes) tandis que l'alcool sinapylique est le plus courant (50 %) chez les angiospermesangiospermes.
Propriétés de la lignine
La lignine est principalement localisée dans la paroi des cellules végétales. On en trouve 3 à 5 % dans les feuilles, 5 à 20 % dans les tiges herbacées et 15 à 35 % dans les tiges ligneuses.
- Elle constitue une sorte de « colle » et apporte une cohésion aux matériaux ligneux.
- Elle confère à la plante sa résistancerésistance mécanique, sa résistance à la compression et sa rigiditérigidité, ce qui lui permet de pousser en hauteur. Les lignines ont ainsi permis le passage du port rampant (moussesmousses) au port dressé (arbresarbres), plus favorable à la capture de la lumièrelumière et à la photosynthèsephotosynthèse.
- Elle assure l'imperméabilité des cellules et des vaisseaux (xylème et phloème), essentielle pour la bonne circulation de la sève. Cette hydrophobiehydrophobie explique pourquoi le bois, même une fois coupé, ne s'imbibe pas d'eau et continue de flotter quand on le met dans l'eau.
- Elle protège la plante contre les micro-organismesmicro-organismes et les blessures de manière passive (elle est difficile à décomposer par les bactériesbactéries et les champignonschampignons) et de manière active (en se formant dans les zones de dommages).
Lignine et usages industriels
Très résistante à la dégradation, la lignine est l'un de principaux obstacles à la fabrication de pâte à papier et de biocarburantsbiocarburants cellulosiques (bioéthanol). Elle est notamment responsable du vieillissement et du jaunissement du papier à la lumière. La lignine est éliminée par un processus thermique très énergivore et des produits chimiques alcalins (papiers kraft) ou acides (pâte au bisulfite), qui rendent l'industrie papetière particulièrement polluante.
- Chauffage : la lignine a un pouvoir calorifiquepouvoir calorifique important, une propriété recherchée pour le bois de chauffage.
- Fumaison : la combustioncombustion de lignine produit des moléculesmolécules aromatiques comme le gaïacol ou le syringol, qui donnent le goût et l'arôme caractéristiques des produits fumés.
- Arôme alimentaire : la vanillinevanilline peut être obtenue via la lignine récupérée de l'industrie de la pâte à papier (même si on utilise aujourd'hui le plus souvent un dérivé pétrochimique).
- Émulsifiant : la lignine est tensioactive, c'est-à-dire qu'elle a la capacité de s'agréger à l'interface de deux substances non misciblesmiscibles et ainsi de les combiner. C'est pourquoi elle est utilisée comme émulsifiant et agent mouillant dans divers mélanges tels que le bétonbéton, l'asphalte, les colorants et les cires.
- Dispersant : la lignine aide à retenir les particules en suspension, ce qui en fait un excellent dispersant pour améliorer la fluidité de certains produits (détergents, shampoing, encre d'impression, peinture et adhésifs, agent liquéfiant des boues industrielles...)
- Liant : la lignine améliore la consistance, la qualité et la durabilitédurabilité de certains produits en granules, comme la nourriture pour animaux ou les granules de bois.
- MatériauMatériau de constructionconstruction : la lignine peut se substituer aux fibres synthétiques pour la fabrication de divers matériaux (bioplastique, remplacement des fibres de verre ou de carbone, substitut au noir de carbone dans les pneuspneus...). Elle apporte résistance et légèreté aux objets tout en étant biodégradablebiodégradable.
