Delignifikasi adalah penghilangan polimer struktural lignin dari jaringan tanaman, sehingga dapat digunakan untuk aplikasi seperti pembuatan kertas. Proses ini terutama mengacu pada proses kimia untuk menghilangkan pulp dari kayu. Ada juga yang bisa dilakukan secara mekanis.
Lignin merupakan campuran senyawa fenolik yang terikat pada dinding sekunder tanaman, mengikat silang karbohidrat selulosa yang dapat digunakan untuk membentuk serat kertas. Kompleks ini membentuk matriks hidrofobik, yang berarti ia menolak air, memungkinkan tanaman untuk mengangkut air melalui sistemnya. Lignin menambahkan banyak kekuatan mekanik ke dinding sel, dan mengurangi daya cernanya, baik oleh hewan maupun oleh proses kimia delignifikasi. Polimer ini juga mengurangi kerentanan tanaman terhadap serangan serangga dan patogen tanaman. Ini adalah salah satu senyawa terakhir yang tersisa saat tanaman membusuk, dan menumpuk di tanah sebagai humus.
Penghapusan lignin dari kayu secara tradisional dilakukan dengan metode yang disebut proses Kraft. Nama ini berasal dari kata Jerman yang berarti kuat. Massa serat yang tersisa setelah lignin dihilangkan dikenal sebagai pulp. Proses Kraft menghasilkan pulp yang lebih kuat daripada metode yang digunakan sebelumnya, dan menghilangkan 95% lignin dari kayu.
Proses ini biasanya melibatkan mencerna serpihan kayu pada suhu dan tekanan tinggi, dan dalam larutan natrium hidroksida dan natrium sulfida dalam air, yang merupakan kombinasi yang dikenal sebagai cairan putih. Ini secara kimia melarutkan ikatan yang menghubungkan serat selulosa. Delignifikasi kayu terjadi dalam wadah yang disebut digester, yang dapat menahan tekanan tinggi. Ada dua jenis digester — batch dan continuous — dengan yang lebih baru dikembangkan adalah terus menerus.
Pada tahap ini, pulp padat berwarna coklat dan disebut brown stock. Cairan gabungan yang dikenal sebagai cairan hitam, dan mengandung fragmen lignin bersama dengan bahan kimia dan produk sampingan. Pulp dipisahkan dari cairan masak bekas dengan serangkaian pencucian. Fragmen dikumpulkan dan dibakar untuk membantu menyalakan pabrik. Sisa proses dirancang untuk mendaur ulang panas dan bahan kimia memasak.
Beberapa produk sampingan dari proses Kraft adalah terpentin dan minyak tinggi, yang merupakan resin dengan berbagai kegunaan industri. Pabrik Kraft saat ini mandiri dan memulihkan sebagian besar bahan kimia mereka, menghasilkan polusi air yang sangat sedikit. Mereka dapat, bagaimanapun, menghasilkan polusi udara.
Stok coklat yang dihasilkan oleh proses Kraft mengandung sekitar 5% sisa lignin, dan selanjutnya dihilangkan ligninnya dengan serangkaian tahap pemutihan. Pemutihan menghilangkan lignin tambahan, membuat kertas lebih cerah. Terkadang, kebutuhan pemutihan sangat minim. Misalnya, jika kertas ditakdirkan untuk menjadi kantong kertas cokelat, tidak harus putih cerah. Ada insentif untuk menghindari pemutihan, karena mengurangi massa pulp yang dihasilkan, menambah biaya, dan menurunkan kekuatan serat.
Delignifikasi oksigen adalah proses baru yang menghilangkan lebih banyak lignin dan menggunakan lebih sedikit bahan kimia. Ini melibatkan perawatan pulp dengan oksigen dalam bejana bertekanan pada suhu tinggi dalam larutan basa. Proses ini dilanjutkan dengan tahap pencucian. Jumlah lignin sisa dapat dikurangi menjadi sekitar 1.5% dengan metode ini, membatasi tingkat pemutihan yang diperlukan untuk membuat kertas dari pulp.
Sementara jenis teknik ini secara tradisional berfokus pada pulp kayu untuk kertas dan papan serat, upaya yang lebih baru melibatkan penggunaan biomassa, sejumlah besar bahan tanaman, sebagai sumber etanol dan alternatif bahan bakar fosil. Bahan tanaman ini harus mengalami delignifikasi sebelum dapat digunakan untuk tujuan ini. Sistem mikroba sedang direkayasa yang menggabungkan penghilangan lignin dengan konversi selulosa menjadi etanol. Penelitian produksi biofuel adalah area yang sangat aktif.
Penelitian bioteknologi cukup banyak dilakukan baik mengenai sintesis lignin dalam tanaman maupun degradasinya oleh mikroorganisme. Para ilmuwan mencoba mengubah struktur dan kandungan lignin dengan harapan dapat meningkatkan daya cernanya bagi hewan, dan meningkatkan kegunaan dinding sel untuk produksi kertas dan bahan bakar nabati.
Ada juga minat yang besar dalam mengembangkan aplikasi industri untuk enzim mikroorganisme untuk mendegradasi lignin. Beberapa jamur cukup mahir hidup di kayu, karena mereka menghasilkan enzim – seperti peroksidase – yang mengkatalisis pemecahan lignin dengan adanya oksigen. Enzim mikroba lain yang sedang dipelajari untuk produksi biofuel bertindak tanpa adanya oksigen. Ada percobaan rekayasa genetika yang sedang berlangsung untuk meningkatkan sifat enzim ini untuk penggunaan industri degradasi lignin.