Delignifikacija je odstranitev strukturnega polimernega lignina iz rastlinskega tkiva, tako da se lahko uporablja za aplikacije, kot je izdelava papirja. Postopek se nanaša predvsem na kemični postopek za odstranjevanje celuloze iz lesa. Lahko se izvede tudi mehansko.
Lignin je mešanica fenolnih spojin, ki je prepletena v sekundarnih stenah rastlin in navzkrižno povezuje celulozne ogljikove hidrate, ki se lahko uporabljajo za tvorbo papirnih vlaken. Ta kompleks tvori hidrofobno matriko, kar pomeni, da odbija vodo, kar omogoča rastlini, da prenaša vodo skozi svoj sistem. Lignin doda veliko mehansko trdnost celičnim stenam in zmanjša njihovo prebavljivost, tako s strani živali kot s kemičnim postopkom delignifikacije. Ta polimer tudi zmanjšuje dovzetnost rastlin za napade žuželk in rastlinskih patogenov. Je ena zadnjih spojin, ki ostanejo, ko rastline propadajo, in se kopičijo v tleh kot humus.
Odstranjevanje lignina iz lesa tradicionalno poteka po metodi, imenovani Kraft proces. To ime izhaja iz nemške besede za močan. Masa vlaken, ki ostanejo po odstranitvi lignina, je znana kot celuloza. Postopek Kraft proizvaja močnejšo celulozo kot prej uporabljene metode in odstrani 95 % lignina iz lesa.
Ta postopek običajno vključuje prebavo lesnih sekancev pri visoki temperaturi in tlaku ter v raztopini natrijevega hidroksida in natrijevega sulfida v vodi, ki je kombinacija, znana kot bela tekočina. Kemično raztopi vezi, ki povezujejo celulozna vlakna. Delignifikacija lesa poteka v posodi, imenovani digestor, ki lahko prenese visok pritisk. Obstajata dve vrsti digestorjev – šaržni in neprekinjeni – pri čemer so nedavno razviti kontinuirni.
Na tej stopnji je trdna kaša rjava in se imenuje rjava zaloga. Kombinirane tekočine so znane kot črna tekočina in vsebujejo delce lignina skupaj s kemikalijami in stranskimi proizvodi. Celuloza se loči od uporabljenih kuhalnih pijač z vrsto pranj. Fragmenti se zbirajo in sežigajo, da pomagajo pri oskrbi tovarne. Preostali del postopka je zasnovan za recikliranje toplote in kemikalij za kuhanje.
Nekateri stranski produkti postopka Kraft so terpentin in talovo olje, ki je smola za različne industrijske namene. Trenutne tovarne Kraft so samostojne in pridobivajo večino svojih kemikalij, kar povzroča zelo malo onesnaženja vode. Lahko pa povzročijo onesnaževanje zraka.
Rjava surovina, proizvedena s postopkom Kraft, vsebuje približno 5 % preostalega lignina in se dodatno razgradi z vrsto stopenj beljenja. Beljenje odstrani dodaten lignin, zaradi česar je papir svetlejši. Včasih so potrebe po beljenju minimalne. Na primer, če je papir namenjen rjavi papirnati vrečki, ni nujno, da je svetlo bel. Obstaja spodbuda za izogibanje beljenju, saj zmanjša maso proizvedene celuloze, poveča stroške in zmanjša trdnost vlaken.
Delignifikacija s kisikom je novejši postopek, ki odstrani več lignina in uporablja manj kemikalij. Vključuje obdelavo celuloze s kisikom v posodi pod tlakom pri visoki temperaturi v alkalni raztopini. Temu postopku sledi faza pranja. S to metodo je mogoče zmanjšati količino preostalega lignina na približno 1.5 %, kar omejuje stopnjo beljenja, ki je potrebna za izdelavo papirja iz celuloze.
Medtem ko se je ta vrsta inženiringa tradicionalno osredotočala na lesno kašo za papir in vlaknene plošče, so novejša prizadevanja vključevala uporabo biomase, velikih količin rastlinskega materiala kot vira etanola in alternative fosilnim gorivom. Ta rastlinski material mora pred uporabo v ta namen opraviti delignifikacijo. Razvijajo se mikrobni sistemi, ki združujejo odstranitev lignina s pretvorbo celuloze v etanol. Raziskave proizvodnje biogoriv so zelo aktivno področje.
O sintezi lignina v rastlinah in njegovi razgradnji z mikroorganizmi se izvaja kar nekaj biotehnoloških raziskav. Znanstveniki poskušajo spremeniti strukturo in vsebnost lignina v upanju, da bi izboljšali njegovo prebavljivost za živali in povečali uporabnost celičnih sten za proizvodnjo papirja in biogoriva.
Obstaja tudi veliko zanimanje za razvoj industrijskih aplikacij za encime mikroorganizmov za razgradnjo lignina. Nekatere glive so precej spretne pri življenju na lesu, ker proizvajajo encime – kot so peroksidaze -, ki katalizirajo razgradnjo lignina v prisotnosti kisika. Drugi mikrobni encimi, ki se preučujejo za proizvodnjo biogoriv, delujejo v odsotnosti kisika. V teku so eksperimenti genskega inženiringa za izboljšanje lastnosti teh encimov za industrijsko uporabo razgradnje lignina.