Η απολίνωση είναι η αφαίρεση του δομικού πολυμερούς λιγνίνης από τον φυτικό ιστό, έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές όπως η κατασκευή χαρτιού. Η διαδικασία αναφέρεται κυρίως στη χημική διαδικασία για την αφαίρεση του πολτού από το ξύλο. Μπορεί να γίνει και μηχανικά.
Η λιγνίνη είναι ένα μείγμα φαινολικών ενώσεων που εμπλέκονται σε δευτερεύοντα τοιχώματα των φυτών, συνδέοντας σταυροειδείς υδατάνθρακες κυτταρίνης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το σχηματισμό ινών χαρτιού. Αυτό το σύμπλεγμα σχηματίζει μια υδρόφοβη μήτρα, που σημαίνει ότι απωθεί το νερό, επιτρέποντας στο φυτό να μεταφέρει νερό μέσω του συστήματός του. Η λιγνίνη προσθέτει μεγάλη μηχανική αντοχή στα κυτταρικά τοιχώματα και μειώνει την πεπτικότητα τους, τόσο από τα ζώα όσο και με τη χημική διαδικασία απολίνωσης. Αυτό το πολυμερές μειώνει επίσης την ευαισθησία των φυτών στην επίθεση από έντομα και παθογόνα φυτών. Είναι μια από τις τελευταίες ενώσεις που παραμένουν καθώς τα φυτά αποσυντίθενται και συσσωρεύεται στο έδαφος ως χούμο.
Η αφαίρεση της λιγνίνης από το ξύλο παραδοσιακά πραγματοποιείται με μια μέθοδο που ονομάζεται διαδικασία Kraft. Αυτό το όνομα προέρχεται από τη γερμανική λέξη για το δυνατό. Η μάζα των ινών που απομένει μετά την αφαίρεση της λιγνίνης είναι γνωστή ως πολτός. Η διαδικασία Kraft παράγει ισχυρότερο πολτό από τις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως και αφαιρεί το 95% της λιγνίνης από το ξύλο.
Αυτή η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει την πέψη των ροκανιδιών σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση, και σε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου και θειούχου νατρίου σε νερό, που είναι ένας συνδυασμός γνωστός ως λευκό υγρό. Διαλύει χημικά τους δεσμούς που διασυνδέουν τις ίνες κυτταρίνης. Η απολίνωση του ξύλου γίνεται σε ένα δοχείο που ονομάζεται χωνευτήρας, το οποίο αντέχει σε υψηλή πίεση. Υπάρχουν δύο τύποι χωνευτών — παρτίδας και συνεχής — με τους πιο πρόσφατα αναπτυγμένους να είναι συνεχείς.
Σε αυτό το στάδιο, ο συμπαγής πολτός είναι καφέ και ονομάζεται καφέ απόθεμα. Τα συνδυασμένα υγρά είναι γνωστά ως μαύρο υγρό και περιέχουν τα θραύσματα λιγνίνης μαζί με χημικές ουσίες και υποπροϊόντα. Ο πολτός διαχωρίζεται από τα χρησιμοποιημένα μαγειρικά υγρά με μια σειρά πλύσεων. Τα θραύσματα συλλέγονται και καίγονται για να βοηθήσουν στην τροφοδοσία του εργοστασίου. Η υπόλοιπη διαδικασία έχει σχεδιαστεί για την ανακύκλωση της θερμότητας και των χημικών ουσιών μαγειρέματος.
Ορισμένα υποπροϊόντα της διαδικασίας Kraft είναι η νέφτι και το ταλλέλαιο, το οποίο είναι μια ρητίνη με ποικίλες βιομηχανικές χρήσεις. Τα σημερινά εργοστάσια Kraft είναι αυτόνομα και ανακτούν τα περισσότερα από τα χημικά τους, παράγοντας πολύ λίγη ρύπανση του νερού. Μπορούν, ωστόσο, να προκαλέσουν ατμοσφαιρική ρύπανση.
Το καφέ απόθεμα που παράγεται με τη διαδικασία Kraft περιέχει περίπου 5% υπολειμματική λιγνίνη και αποσαφηνίζεται περαιτέρω από μια σειρά από στάδια λεύκανσης. Η λεύκανση αφαιρεί επιπλέον λιγνίνη, κάνοντας το χαρτί πιο φωτεινό. Μερικές φορές, οι ανάγκες λεύκανσης είναι ελάχιστες. Για παράδειγμα, εάν το χαρτί προορίζεται να είναι μια καφέ χάρτινη σακούλα, δεν χρειάζεται να είναι έντονο λευκό. Υπάρχει ένα κίνητρο για την αποφυγή της λεύκανσης, καθώς μειώνει τη μάζα του παραγόμενου πολτού, αυξάνει το κόστος και μειώνει την αντοχή των ινών.
Η απολίνωση με οξυγόνο είναι μια νεότερη διαδικασία που αφαιρεί περισσότερη λιγνίνη και χρησιμοποιεί λιγότερες χημικές ουσίες. Περιλαμβάνει επεξεργασία του πολτού με οξυγόνο σε δοχείο υπό πίεση σε υψηλή θερμοκρασία σε αλκαλικό διάλυμα. Αυτή η διαδικασία ακολουθείται από ένα στάδιο πλύσης. Η ποσότητα της υπολειμματικής λιγνίνης μπορεί να μειωθεί σε περίπου 1.5% με αυτή τη μέθοδο, περιορίζοντας τον βαθμό λεύκανσης που απαιτείται για την παραγωγή χαρτιού από τον πολτό.
Ενώ αυτός ο τύπος μηχανικής εστιάζεται παραδοσιακά στον ξυλοπολτό για χαρτί και ινοσανίδες, πιο πρόσφατες προσπάθειες περιελάμβαναν τη χρήση βιομάζας, μεγάλων ποσοτήτων φυτικού υλικού, ως πηγή αιθανόλης και εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα. Αυτό το φυτικό υλικό πρέπει να υποστεί απολιγινοποίηση πριν χρησιμοποιηθεί για το σκοπό αυτό. Κατασκευάζονται μικροβιακά συστήματα που συνδυάζουν την αφαίρεση της λιγνίνης με τη μετατροπή της κυτταρίνης σε αιθανόλη. Η έρευνα για την παραγωγή βιοκαυσίμων είναι ένας πολύ ενεργός τομέας.
Γίνεται αρκετή βιοτεχνολογική έρευνα τόσο για τη σύνθεση της λιγνίνης στα φυτά όσο και για την αποδόμησή της από μικροοργανισμούς. Οι επιστήμονες προσπαθούν να αλλάξουν τη δομή και το περιεχόμενο της λιγνίνης με την ελπίδα να βελτιώσουν την πεπτικότητα της στα ζώα και να αυξήσουν τη χρησιμότητα των κυτταρικών τοιχωμάτων για την παραγωγή χαρτιού και βιοκαυσίμων.
Υπάρχει επίσης μεγάλο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη βιομηχανικών εφαρμογών για τα ένζυμα των μικροοργανισμών για την αποικοδόμηση της λιγνίνης. Μερικοί μύκητες είναι αρκετά ικανοί στο να ζουν στο ξύλο, επειδή παράγουν ένζυμα – όπως υπεροξειδάσες – που καταλύουν τη διάσπαση της λιγνίνης παρουσία οξυγόνου. Άλλα μικροβιακά ένζυμα που μελετώνται για την παραγωγή βιοκαυσίμων δρουν απουσία οξυγόνου. Υπάρχουν πειράματα γενετικής μηχανικής σε εξέλιξη για τη βελτίωση των ιδιοτήτων αυτών των ενζύμων για τη βιομηχανική χρήση της αποδόμησης της λιγνίνης.