Los avances en la comprensión de la reactividad de la lignina han llevado a desarrollar diferentes tipos de macromoléculas como poliuretano, fibra de carbono, aleación de polímero, relleno y extensor de polímero.

La lignina actúa como sustancia adhesiva favoreciendo la unión entre otros materiales, lo cual tiene importante relevancia en el campo de los biocomposites, de los tableros aglomerados, la cerámica, en los electrodos de biobaterías y en múltiples aplicaciones que requieren briquetting, ya sea de material orgánico o mineral (comida para animales, polvo mineral, aglomerante polvo-líquido, various dust suppression applications, etc.)

La adición de lignina al cemento puede mejorar la resistencia y propiedades mecánicas del mismo, así como facilitar la dispersión de los diferentes materiales optimizando el proceso de mezcla, lo que repercute en su calidad y longevidad. Su adición mejora las propiedades ignífugas del material.

En el ámbito médico, las ligninas pueden emplearse como apósitos para heridas, productos farmacéuticos y materiales para la liberación controlada de fármacos. También tienen aplicaciones en materiales para almacenamiento de energía electroquímica, biocompuestos lignina-plástico compatibles con la bioimpresión 3D, y en ingeniería de tejidos.

Además, a partir de la lignina se pueden sintetizar moléculas de alto valor farmacéutico, como vitaminas, hormonas y analgésicos.

A partir de la lignina es posible formular dispersantes, sustancias coloides, estabilizadores, adhesivos, tensioactivos o detergentes, emulsionantes, aglomerantes, etc.

La lignina es precursora de numerosas sustancias químicas de alto valor. Es posible despolimerizarla, sintetizar nuevos sitios químicos activos, funcionalizar sus grupos hidroxilo o producir copolímeros de injerto de lignina.

Las posibilidades de transformación son inmensas, abarcando desde fibras de carbono basadas en lignina hasta compuestos hidrocarbonados BTX (benceno, tolueno y xileno), fenol y diversos productos derivados de su oxidación.

La lignina es una fuente renovable de hidrocarburos aromáticos de alta relevancia económica por sus amplias aplicaciones.

Todos estos compuestos son importantes en la industria química y se obtienen principalmente a partir del refino y la transformación del petróleo.

Los hidrocarburos aromáticos tienen aplicaciones en varias áreas, como la fabricación de productos petroquímicos, la producción de plásticos, disolventes industriales, productos farmacéuticos, pinturas, cosméticos, y como intermediarios en la producción de compuestos químicos más complejos, entre otros.

Los combustibles fósiles y sus derivados son las principales fuentes energéticas tanto para mover vehículos como para calefacción y producción de energía. La lignina ofrece una alternativa renovable y sostenible para la producción de estos hidrocarburos. Mediante procesos como la hidrodesoxigenación, es posible convertir la lignina en hidrocarburos utilizables como combustibles de aviación, ayudando a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y a disminuir las emisiones de carbono en la industria de la aviación.

La lignina puede ser transformada en compuestos fenólicos mediante la reacción de hidroxialquilación. Los compuestos fenólicos son muy reactivos y de naturaleza ácida debido a la presencia del grupo -OH.

Es técnicamente sencillo oxidarlos para formar polímeros, y sustituyen fácilmente a los adhesivos fenólicos de las resinas, pero disminuyendo su naturaleza tóxica y volátil, además de eliminar la necesidad de utilizar el aún más controvertido formaldehído.

Los derivados fenólicos se utilizan muchísimo en la industria cosmética (cremas solares, coloración de cabello, aclaramiento de la piel,…), perfumería, química, farmacéutica y alimentaria.

Actualmente los compuestos fenólicos se producen a partir del benceno derivado del petróleo. La lignina constituye una fuente abundante, estable y renovable que puede sustituir a los compuestos fenólicos derivados del petróleo.

La vainillina es un aldehído que es el componente principal del extracto de vainilla natural. Es ampliamente utilizado como saborizante en alimentos, bebidas, y productos farmacéuticos.
El ácido vanílico, también utilizado como saborizante, es una forma más oxidada que la vainillina.
Actualmente, la mayoría de vainillina consumida se produce de forma sintética a partir del petróleo, puesto que el mercado de la vainilla natural es pequeño y de precios muy fluctuantes.

La posibilidad de producir vainillina y ácido vanílico a partir de lignina ofrece una oportunidad para desahogar el mercado de vainilla natural de forma más sostenible que a partir del petróleo.

El DMSO se obtiene a partir de la lignina. Es un solvente comercial ampliamente utilizado en multitud de reacciones industriales desde mediados del siglo XX. Es capaz de disolver moléculas polares y apolares, incluidas muchas sales. También se utiliza como criopreservante de células vivas.

Se trata de los hidrocarburos aromáticos que tienen un solo anillo bencénico, e incluyen compuestos económicamente tan relevantes como el benceno, el tolueno o el xileno (BTX). Actualmente BTX se produce a partir del petróleo, y es la fuente del 60% de los compuestos aromáticos del mundo, utilizándose para múltiples aplicaciones.

La fabricación y uso de los hidrocarburos aromáticos debe realizarse bajo estrictos controles de seguridad, puesto que la mayoría son nocivos para la salud. Su toxicidad radica en su gran afinidad con los tejidos ricos en grasas, por lo que resultan tóxicos, afectando al sistema nervioso central y periférico, considerándose desde irritantes a altamente cancerígenos en algunos casos.

Por ello, su uso y aplicación deben realizarse siempre bajo estrictos estudios previos de seguridad y en casos de ausencia de alternativas.

Algunos de ellos y sus aplicaciones se enumeran a continuación:

• Benceno: El hidrocarburo aromático más básico. Es altamente volátil y tóxico, por lo que su manejo y exposición debe ser controlada.

Posee una enorme versatilidad como precursor de otros compuestos químicos, debido a su estructura estable y a que es posible realizar múltiples modificaciones en diferentes posiciones de su molécula. Esto permite la creación de una amplia variedad de compuestos con diversas propiedades y aplicaciones en la industria farmacéutica, cosmética, y química en general.

Derivados del benceno:

• Tolueno (metilbenceno): Derivado del benceno con un grupo metilo. Se usa como disolvente y en la fabricación de productos químicos.
• Etilbenceno: Se usa en tinturas, insecticidas y pinturas. Precursor del estireno.
• Xileno (dimetilbenceno): Se usa como disolvente, adhesivo, en rotuladores permanentes, en la formulación de la gasolina y es precursor del ácido ftálico.
• Ácido isoftálico: Se incorpora en gasolinas (aumenta el índice de octanos), se usa como disolvente, en la industria textil (poliéster, tergal, dacron…) y en la obtención de compuestos ftálicos para ser usados como plastificantes (obtención del plástico tereftalato de polietileno (PET), el más empleado en envases de bebidas).
• Estireno: Benceno con un grupo vinilo unido. Importante materia prima para polímeros plásticos.
• Anisol: Benceno con un grupo metoxi. Olor similar a las semillas de anís. Se usa fragancias artificiales.
• Hormonas y vitaminas (excepto la vitamina C).
• Condimentos, perfumes y tintes orgánicos.
• Algunos alcaloides.
• Sustancias como el trinitrotolueno (TNT) y los gases lacrimógenos.
• Ciertos analgésicos como la aspirina, acetaminofeno e ibuprofeno.

Son hidrocarburos aromáticos con más de un anillo bencénico fusionado. Algunos muy conocidos son:

• Naftaleno: Tiene dos anillos bencénicos fusionados. Se usa en las bolas de naftalina.
• Antraceno: Tiene tres anillos bencénicos fusionados. Utilizado en la fabricación de productos químicos y en la industria del carbón.

Los hidrocarburos sustituidos son compuestos que tienen la misma estructura que un hidrocarburo, pero que contienen átomos de otros elementos distintos al hidrógeno y el carbono en lugar de una parte del hidrocarburo, llamado grupo funcional.

Un ejemplo son los compuestos halogenados, que tienen como grupo funcional los átomos de halógenos. Se utilizan en refrigerantes, disolventes, pesticidas, repelentes de polillas, en algunos plásticos y en funciones biológicas (hormonas tiroideas). Algunos de estos compuestos son el cloroformo, el diclorometano (disolvente), la tiroxina (hormona tiroidea), el freón (gas refrigerante muy dañino para la capa de ozono), el DDT (pesticida), los PCBs (sustancia ignífuga muy utilizada en material eléctrico, fabricación de pesticidas) o el PVC (polímero plástico).

Algunos de ellos son altamente tóxicos, por lo que su fabricación y uso deberían ser estrictamente controlados y únicamente para casos excepcionales y sin alternativa.

La lignina es un precursor natural con alto contenido de carbono y constituye una fuente ideal de bajo costo para producir compuestos ricos en carbono, como fibra de carbono, materiales similares al grafeno, grafito, carbón activado, entre otros. Estos materiales tienen aplicaciones en:

• Dispositivos electroquímicos: almacenamiento de energía, baterías de iones de litio y sodio (electrodos), supercondensadores.

• Energía renovable: células solares, pilas de combustible.

• Medioambiente: filtros técnicos, dispositivos de captura de metales pesados y contaminantes.

La fibra de carbono se utiliza ampliamente en la industria deportiva y aeroespacial. Sin embargo, la industria automotriz podría convertirse en un sector prometedor para este material, ya que tiene el potencial de reemplazar al acero en componentes estructurales.