lignina

Composto chimico, il costituente del legno più abbondante dopo la cellulosa. È spesso indicata con il nome del vegetale d’origine; a volte si distingue fra l., che rappresenta il prodotto estraibile del legno, e protolignina, che sta a indicare la l. nello stato nel quale è presente nel legno. È una macromolecola a elevato peso molecolare. Gli studi di K.J. Freudenberg hanno permesso di individuare nel gruppo fenilpropilico l’unità monomerica fondamentale; l’anello fenilico presenta uno o due gruppi metossilici come sostituenti, mentre la catena propilica è ossidrilata. Le unità monomeriche sono unite tra loro in modo vario: attraverso ponti di ossigeno tra due gruppi propilici o fenilici oppure tra un gruppo fenilico e uno propilico o anche tramite legami carbonio-carbonio tra i medesimi gruppi. È probabile che a causa della varietà dei tipi di legame la struttura della l. sia costituita da una sequenza di combinazioni in parte casuali di monomeri uniti con legami diversi; inoltre sembra che il numero di gruppi metossilici legati al fenile vari da specie a specie, cosicché la struttura della l. non è stata ancora completamente chiarita.

La l., che si forma direttamente nella parete cellulare tramite un precursore che viene liberato dalla cellula in via di sviluppo, conferisce al legno rigidità e resistenza. Il contenuto di l. varia secondo la specie vegetale (25-30% fino a valori intorno al 50% per legni molto duri come l’ebano) e l’età; le piante annuali ne contengono il 10-12% circa. La sua composizione elementare è all’incirca 61-65% di carbonio, 5-6% di idrogeno e il rimanente di ossigeno. La l. è insolubile in acqua, negli acidi minerali forti, negli idrocarburi; è solubile nelle soluzioni acquose di alcali; quella estratta dal legno si presenta come una polvere, per lo più di color bruno, priva di struttura cristallina. Grandi quantitativi di l. si ottengono dalla estrazione della cellulosa. Se finora la l. non ha trovato diffusi impieghi industriali, la grande disponibilità di questa materia prima rende molto intensa l’attività di ricerca volta a modificarla (tramite idrossialchilazione ecc.) così da renderla idonea come materiale di carica di polimeri termoindurenti ad alta resistenza meccanica e anche come parte integrante di resine fenoliche.

Nel legno la l., anche sotto forma di catene polimeriche relativamente corte, si trova associata alla cellulosa a formare la lignocellulosa. L’associazione tra cellulosa e l. è rafforzata da legami idrogeno e simili.

La modificazione delle pareti delle cellule, per infiltrazione di l., per cui esse assumono una particolare resistenza meccanica, è chiamata lignificazione. Essa interessa soprattutto la membrana secondaria. Nelle cellule a pareti lignificate la membrana raggiunge talvolta uno spessore assai notevole, mentre la cavità cellulare è molto ridotta. Durante la lignificazione spesso il plasma viene riassorbito e di conseguenza le cellule, ormai morte, hanno come unica funzione quella che deriva dalle proprietà della parete.

Per membrane lignificate si intendono quelle in cui la l. è presente nella proporzione del 20-30%; in tali membrane la cellulosa è ancora presente in ragione di circa il 50%, vi si trovano pentosani (arabani e xilani) ed esosani (galattani e mannani), piccole quantità di sostanze proteiche, di resine e di cere. Le membrane lignificate sono tipiche del tessuto legnoso; nelle cortecce e in talune foglie sono frequenti le fibre lignificate; nella polpa e nel nocciolo di alcuni frutti, nel guscio dei semi ecc. si trovano le sclereidi (cellule pietrose). Oltre che acquistare maggior resistenza meccanica, le membrane lignificate diventano anche meno rigonfiabili di quelle cellulosiche, ciò perché i gruppi dipolari −OH− del cellulosio sono in gran parte saturati dalla lignina. La permeabilità delle membrane lignificate, molto ridotta, spiega la morte delle cellule a membrana lignificata.

Resine ligniniche (o lignocellulosiche) Resine a base di materiale legnoso arricchito in l. (fino al 40-50%) per effetto di un trattamento di idrolisi sotto pressione, con vapore ad alta pressione con rapida espansione finale (➔ anche masonite), o con soluzioni acquose di acido solforico o di anilina. Le resine ligniniche sono in genere reticolate con furfurolo e addizionate di plastificanti. Trovano impiego, da sole o in miscela con altre resine (per es., fenoliche), in prodotti semifiniti a basso costo (lastre, pannelli, gusci, supporti) utilizzati in edilizia, nell’industria del mobilio.