Delignifikacija je uklanjanje strukturnog polimera lignina iz biljnog tkiva, tako da se može koristiti za primjenu poput izrade papira. Proces se prvenstveno odnosi na kemijski postupak za uklanjanje pulpe iz drva. Može se napraviti i mehanički.
Lignin je mješavina fenolnih spojeva koja je isprepletena u sekundarnim stijenkama biljaka, povezujući celulozne ugljikohidrate koji se mogu koristiti za formiranje papirnih vlakana. Ovaj kompleks tvori hidrofobnu matricu, što znači da odbija vodu, dopuštajući biljci da transportira vodu kroz svoj sustav. Lignin daje veliku mehaničku čvrstoću staničnim stijenkama i smanjuje njihovu probavljivost, kako životinjama tako i kemijskim procesom delignifikacije. Ovaj polimer također smanjuje osjetljivost biljaka na napade insekata i biljnih patogena. To je jedan od posljednjih spojeva koji preostaje kako biljke propadaju, a nakuplja se u tlu kao humus.
Uklanjanje lignina iz drva tradicionalno se odvija metodom koja se naziva Kraft proces. Ovo ime potječe od njemačke riječi za jak. Masa vlakana koja ostaje nakon uklanjanja lignina poznata je kao pulpa. Kraft proces proizvodi jaču pulpu od prethodno korištenih metoda i uklanja 95% lignina iz drva.
Ovaj proces obično uključuje probavu drvne sječke na visokoj temperaturi i tlaku, te u otopini natrijevog hidroksida i natrijevog sulfida u vodi, što je kombinacija poznata kao bijela tekućina. Kemijski otapa veze koje međusobno povezuju celulozna vlakna. Delignifikacija drva odvija se u posudi zvanoj digestor, koja može izdržati visoki tlak. Postoje dvije vrste digestora – šaržni i kontinuirani – s tim da su novije razvijeni kontinuirani.
U ovoj fazi, čvrsta pulpa je smeđa i naziva se smeđi temeljac. Kombinirane tekućine poznate su kao crna tekućina i sadrže fragmente lignina zajedno s kemikalijama i nusproizvodima. Pulpa se odvaja od korištenih tekućina za kuhanje nizom ispiranja. Fragmenti se skupljaju i spaljuju kako bi pomogli pogonu tvornice. Ostatak procesa je dizajniran za recikliranje topline i kemikalija za kuhanje.
Neki nusproizvodi Kraft procesa su terpentin i talovo ulje, što je smola s raznim industrijskim primjenama. Trenutne tvornice Krafta su samostalne i obnavljaju većinu svojih kemikalija, proizvodeći vrlo malo onečišćenja vode. Oni, međutim, mogu proizvoditi onečišćenje zraka.
Smeđa sirovina proizvedena Kraft postupkom sadrži oko 5% zaostalog lignina, a dodatno se deligificira nizom faza izbjeljivanja. Izbjeljivanje uklanja dodatni lignin, čineći papir svjetlijim. Ponekad su potrebe za izbjeljivanjem minimalne. Na primjer, ako je papir predodređen da bude smeđa papirnata vrećica, ne mora biti svijetlo bijela. Postoji poticaj izbjegavanju izbjeljivanja, jer ono smanjuje masu proizvedene pulpe, povećava cijenu i smanjuje čvrstoću vlakana.
Delignifikacija kisikom je noviji proces koji uklanja više lignina i koristi manje kemikalija. Uključuje obradu pulpe kisikom u posudi pod tlakom na visokoj temperaturi u alkalnoj otopini. Nakon ovog procesa slijedi faza pranja. Količina preostalog lignina može se smanjiti na oko 1.5% ovom metodom, ograničavajući stupanj izbjeljivanja potrebnog za izradu papira od pulpe.
Dok se ova vrsta inženjeringa tradicionalno fokusirala na drvnu celulozu za papir i vlaknaste ploče, noviji napori uključivali su korištenje biomase, velikih količina biljnog materijala, kao izvora etanola i alternative fosilnim gorivima. Ovaj biljni materijal mora proći delignifikaciju prije nego što se može koristiti u tu svrhu. Konstruiraju se mikrobni sustavi koji kombiniraju uklanjanje lignina s pretvorbom celuloze u etanol. Istraživanje proizvodnje biogoriva vrlo je aktivno područje.
Provodi se dosta biotehnoloških istraživanja kako o sintezi lignina u biljkama, tako io njegovoj razgradnji od strane mikroorganizama. Znanstvenici pokušavaju promijeniti strukturu i sadržaj lignina u nadi da će poboljšati njegovu probavljivost za životinje i povećati korisnost staničnih stijenki za proizvodnju papira i biogoriva.
Također postoji veliki interes za razvoj industrijskih aplikacija za enzime mikroorganizama za razgradnju lignina. Neke su gljive prilično vješte u životu na drvu, jer proizvode enzime – kao što su peroksidaze – koji kataliziraju razgradnju lignina u prisutnosti kisika. Drugi mikrobni enzimi koji se proučavaju za proizvodnju biogoriva djeluju u nedostatku kisika. U tijeku su eksperimenti genetskog inženjeringa kako bi se poboljšala svojstva ovih enzima za industrijsku upotrebu razgradnje lignina.