Лигнин

Фрагмент молекулы лигнина

Лигнин (от лат. lignum в дерево, древесина) в вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток. Сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений и некоторых водорослях.

Одеревеневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: микрофибриллы целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, в бетону.

С химической точки зрения лигнин является ароматической частью древесины. Древесина лиственных пород содержит 18-24 % лигнина, хвойных в 27-30 %. В анализе древесины лигнин рассматривают как негидролизуемую часть древесины.

Лигнин в отличие от углеводов не является индивидуальным веществом, а представляет собой смесь ароматических полимеров родственного строения. Именно поэтому невозможно написать его структурную формулу. В то же время известно, из каких структурных единиц он состоит и какими типами связей эти единицы объединены в макромолекулу. Мономерные звенья макромолекулы лигнина называют фенилпропановыми единицами (ФПЕ), поскольку эти структурные единицы являются производными фенилпропана. Хвойный лигнин состоит практически целиком из гваяцилпропановых структурных единиц. В состав лиственного лигнина кроме гваяцилпропановых единиц входят в большом количестве сирингилпропановые единицы. В состав некоторых лигнинов, главным образом травянистых растений, входят единицы, не содержащие метоксильных групп - гидроксифенилпропановые единицы.

Лигнин в ценное химическое сырьё, используемое во многих производствах и в медицине.

Пожароопасные свойства

Пожароопасные свойства: Горючий порошок. Температура самовоспламенения: аэрогеля 300 °C, аэровзвеси 450 °C; нижний концентрационный предел распространения пламени 40 г/м3; максимальное давление взрыва 710 кПа; максимальная скорость нарастания давления 35 МПа/с; минимальная энергия зажигания 20 мДж; минимальное взрывоопасное содержание кислорода 17 % об.

Средства тушения: Распыленная вода, воздушно-механическая пена.

При горении сернокислого лигнина выделяются сернистый ангидрид, окись азота и множество других вредных веществ.

Предпринимались попытки тушения горящего лигнина на полигоне закачиванием глинистого раствора в пробуренные скважины.

Лимнологическим институтом СО РАН разработана технология тушения горящего лигнина с использованием золошлаковых отходов ОАО «Иркутскэнерго», которая использовалась для тушения горящего лигнина на лигнинохранилище Зиминского гидролизного завода, начиная с 2005 г. Для тушения опытного участка было использовано 10 000 тонн золошлаков из золоотвала Зиминского участка Н-ЗТЭЦ, всего на золоотвале складировано порядка 262 000 тонн.

Для тушения лигнина шламы (отходы ТЭЦ) распыляются на полигоне с помощью гидропульпы и проникают в поверхностный слой лигнина на глубину до 30 см. Благодаря минеральной составляющей они препятствуют возникновению возгораний. На месте безжизненных много лет дымящих полигонов уже нынешней весной можно высаживать траву.

Применение

Сульфатный лигнин ограниченно применяется в производстве полимерных материалов, фенолформальдегидных смол, и как компонент клеящих композиций в производстве ДСП, картона, фанеры и др. Гидролизный лигнин служит котельным топливом в лесохимических производствах, а также сырьем для получения гранулированного активного угля, пористого кирпича, удобрений, уксусной и щавелевой кислот, наполнителей.

Сравнительно недавно лигнин был успешно использован в производстве полиуретановой пены.

В 1998 году в Германии фирмой «Текнаро» был разработан процесс получения Арбоформа в материала, названного «жидкой древесиной». В 2000 г. под Карлсруэ был открыт завод по производству биопластика, сырьем для которого служит лигнин, волокна льна или конопли и некоторые добавки, также растительного происхождения. По своей внешней форме арбоформ в застывшем состоянии похож на пластик, но имеет свойства полированной древесины. Достоинством «жидкой древесины» является возможность её многократной переработки путём переплавки. Результаты анализа арбоформа после десяти циклов показали, что его параметры и свойства остались прежними.

Активированный путем щелочной обработки с последующей отмывкой и нейтрализацией лигнин используется для сбора разливов нефти и нефтепродуктов с водных и твердых поверхностей.

В медицине гидролизный лигнин зарегистрирован как международное непатентованное название и используется в качестве лекарственного средства(Полифан, Полифепан, Полифепана гранулы, Полифепана паста, БАД Полифепан плюс, Лигносорб, Энтегнин, Фильтрум-СТИ, Лактофильтрум) Энтеросорбент на основе природного полимера растительного происхождения лигнина был разработан в Германии Г. Шоллером, Л. Мейером и Р.Брауном в 1943 году под названием «пролизан». Лигнин успешно применялся как против диарей различного происхождения, а детям раннего возраста вводился клизмой. В 1971 году в Ленинграде создали «медицинский лигнин», который позднее был переименован в Полифепан.. Испытания, проводившиеся на лягушках и кроликах не выявили никаких признаков токсического действия препарата. П. И. Кашкин и О. Д. Васильев в том же году исследовали адсорбирующую способность лигнина и показали, что 1 г препарата поглощает и удерживает в своей структуре 7 300 000 бактерий. Очень высоким оказалось также и поглощение лигнином сальмонелл, холероподобного вибриона, желтого стафилококка и некоторых грибов.

Гидролизный лигнин также используется в ветеринарии для тех же целей, что и у человека.

Энтеросорбенты на основе лигнина оказывают энтеросорбирующее, дезинтоксикационное, противодиарейное, антиоксидантное, гиполипидемическое и комплексообразующее действие. Связывает различные микроорганизмы, продукты их жизнедеятельности, токсины экзогенной и эндогенной природы, аллергены, ксенобиотики, тяжелые металлы, радиоактивные изотопы, аммиак, двухвалентные катионы и способствует их выведению через ЖКТ.

Области применения энтерособрентов на основе гидролизного лигнина

Гастроэнтерология:

• дисбактериоз кишечника
• функциональная кишечная диспепсия
• панкреатит
• хронический гепатит
• хронический энтероколит
• неспецифический язвенный колит
• цирроз печени
• компенсирует недостаток естественных пищевых волокон в пище человека, положительно влияя на микрофлору толстого кишечника и на неспецифический иммунитет

Инфекционные:

• острые кишечные инфекции, в том числе у новорожденных и беременных
• дезинтерия
• вирусный гепатит
• грипп, ОРВИ и другие простудные заболевания
• сальмонеллез, холера

Нефрология:

• хронический пиелонефрит
• почечная недостаточность

Хирургия:

• рак толстой кишки (подготовка к операции)
• травматические, гнойные и ожоговые раны
• трофические язвы
• послеоперационные воспалительные осложнения, сепсис

Аллергические:

• лекарственные и пищевые аллергии
• токсикодермия, аллергодерматозы, нейродерматит
• отек Квинке
• бронхиальная астма, аллергический бронхит

Токсикология:

• токсикоз у беременных
• алкогольные интоксикации (в т.ч. похмельный синдром)
• пищевые и медикаментозные отравления(радионуклиды, соли тяжелых металлов и др. вредные вещества)

Эндокринология:

• сахарный диабет
• лечение и профилактика заболеваний, связанных с развитием атеросклероза (снижает уровень холестерина, липопротеинов низкой плотности и триглицеридов)

Онкология:

• на фоне химио- и лучевой терапии (исчезновение диспептического синдрома, снижение тошноты и анорексии)

Диетология:

• нарушение обмена веществ, ожирение.

Применение у спортсменов:

• повышение и восстановления физической работоспособности.

Детоксикации при радиационных поражениях(лигниновые сорбенты успешно применялись в зоне чернобыльской аварии).

Интересные факты

Лигнин в один из основных компонентов отвечающих за ванильный аромат старых книг. Лигнин как и древесная целлюлоза, разлагается со временем, под действием окислительных процессов, и источает приятный запах.