La lignine confère au bois sa rigidité et sa résistance mécanique. © Marion Michele, Unsplash
Planète

Lignine

DéfinitionClassé sous :botanique , lignine , phénylalanine

La lignine est l'un des principaux constituants du bois, le deuxième en importance après la cellulose 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 phénylalanine, un acide aminé issu de la transformation de la cellulose. On la retrouve principalement sous trois formes de monomères basés sur le squelette du 4-hydroxy phénylpropane (cycle de 6 carbones + chaîne à 3 carbones). Ces trois monomères diffèrent par le nombre de groupements méthoxyles (OCH3) portés par le cycle aromatique : 0 pour l'alcool 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 espèce de plante. L'alcool coniférylique est très abondant (80 %) chez les conifères (gymnospermes) tandis que l'alcool sinapylique est le plus courant (50 %) chez les angiospermes.

Une structure de lignine composée des trois monolignols : alcool p-coumarylique, alcool coniférylique et alcool synapylique. © Smokefoot, Wikipedia

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 résistance mécanique, sa résistance à la compression et sa rigidité, ce qui lui permet de pousser en hauteur. Les lignines ont ainsi permis le passage du port rampant (mousses) au port dressé (arbres), plus favorable à la capture de la lumière et à la photosynthèse.
  • Elle assure l'imperméabilité des cellules et des vaisseaux (xylème et phloème), essentielle pour la bonne circulation de la sève. Cette hydrophobie 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-organismes et les blessures de manière passive (elle est difficile à décomposer par les bactéries et les champignons) 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 biocarburants 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 calorifique important, une propriété recherchée pour le bois de chauffage.
  • Fumaison : la combustion de lignine produit des molécules aromatiques comme le gaïacol ou le syringol, qui donnent le goût et l'arôme caractéristiques des produits fumés.
  • Arôme alimentaire : la vanilline 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 miscibles et ainsi de les combiner. C'est pourquoi elle est utilisée comme émulsifiant et agent mouillant dans divers mélanges tels que le béton, 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 durabilité de certains produits en granules, comme la nourriture pour animaux ou les granules de bois.
  • Matériau de construction : 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 pneus...). Elle apporte résistance et légèreté aux objets tout en étant biodégradable.
Cela vous intéressera aussi
Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !