„Pa od čega se radi guma nego od drva?“, zapitat će se čitatelj, pa će reći ono čega se još iz škole sjeća: „Guma se dobiva iz kaučuka, osušenog mliječnog soka, lateksa,  kaučukova drva (kaučukovca) koje raste u tropskim krajevima.“ No tu sam te čekao! Biolog nikad neće reći „drvo“ nego „stablo“ ako govori o biljci – drvo je tek materijal koji se dobiva sječom stabala.

No pustimo sad jezične finese. Činjenica je da je guma skup proizvod jer se dobiva zarezivanjem kore kaučukovca, pa su razvijeni mnogi postupci za dobivanje umjetne gume – ili, bolje rečeno, gumi sličnih tvari, elastomera – organskom sintezom. Najvažniji takav proizvod bila je buna, dobivena polimerizacijom butadiena uz natrij kao katalizator (odakle joj i ime: butadien natrij) - postupak koji su razvili i primijenili Nijemci da bi bili neovisni o uvoznim, „kolonijalnim“ sirovinama. „Dort, wo die Engländer Monopole haben, hat die deutsche Wissenschaft Monopole gebrochen“, bila je njemačka politička krilatica. Tamo gdje Englezi imaju monopol, njemačka ga je znanost razbila. Da, to je istina: glavni poticaj za razvoj njemačke kemijske industrije i tehnologije, razlog zašto je Njemačka sve do Drugoga svjetskog rata bila kemijska velesila bez premca bio je upravo strah od engleske pomorske blokade.

Buna se dobivala iz acetilena, a ovaj opet iz ugljena. Tako je i s drugim umjetnim gumama: sve se one dobivaju iz fosilnih izvora (ugljena, nafte ili zemnog plina), što je nekoć bila prednost, no danas više nije. Sve se više gleda da se bolje iskorištavaju prirodni, dakle biološki materijali. Jedan od takvih materijala je lignin, tvar koja uz celulozu daje stablima čvrstoću. No dok je celuloza jednostavan polimer, polimer glukoze, struktura lignina je vrlo kompleksna i komplicirana. To je i razlog zašto se malo koristi u kemijskoj industriji. Šteta.

Kažem „šteta“ jer lignin je zapravo otpadni produkt pri proizvodnji celuloze. Od 50 milijuna tona godišnje proizvedenog lignina samo se dva posto na neki način kemijski prerađuje. Ostatak u najboljem slučaju služi za ogrjev. Usto lignin čini 25-35 % mase drva, pa nas ne treba čuditi da se napori mnogih kemičara ulažu kako bi se taj „otpad“ pretvorio u sirovinu za kemijsku industriju.

Nedavno mi je u ruke došao kratki članak američkih znanstvenika objavljen u časopisu ACS Macro Letters pod naslovom „Rigid oligomer from lignin in designing of tough, self-healing elastormers“, dakle da je čvrsti oligomer iz lignina iskorišten za dobivanje samoobnovljivih (self-healing) elastomera. O čemu je tu riječ?

Riječ je opet o tome da lignin nije čista tvar, kemijski spoj definiranog sastava. Umjesto toga sastoji se od dugih i kratkih polimera (oligomera) različitog kemijskog sastava. Sirovina kojom su se poslužili američki kemičari bilo je ono iz lignina što se otapa u acetonitrilu (ACN), točnije sirovinu za svoj elastomer dobivali su izravnom ekstrakcijom iz pulpe (izmrvljenog drva) iz koje se dobiva celuloza.

To što su dobili ekstrakcijom, ACN-lignin, bio je oko deset monomernih jedinica dug oligomer. Taj su oligomer potom povezali s polietilenglikolom (PEG) te dobili polimer, ili bolje reći polimere (elastomere) izvanrednih svojstava.

Elastomer najveće prekidne čvrstoće (12,2 MPa) dobiven je polimerizacijom 58 posto ACN-liginina i, razumije se, 42 posto PEG. Taj je polimer imao i najveći modul elastičnosti (86 MPa) uz prekidno izduženje 354 %. Elastomer s 55 % ACN-lignina imao je pak najveće prekidno izduženje, čak 2231 % (mogao rastegnuti na 22 veću dužinu prije nego što pukne!), no uz znatno manju prekidnu čvrstoću (4,5 MPa) i modul elastičnosti (18,7 MPa). Za usporedbu prirodna guma ima prekidnu čvrstoću 21 MPa, prekidno izduženje 780 %, a modul elastičnosti 2,8  MPa (koji se međutim povećava na 14 MPa dodavanjem 50 % čađe).

No ovako dobri mehanički parametri nisu jedina prednost nove gume. Već sam napomenuo da je ona samoobnovljiva. To znači da se, kada se prekine, može opet vratiti u staro stanje (zahvaljujući prije svega uspostavljanju vodikovih veza među molekulama). Već nakon pola sata stajanja na sobnoj temperaturi prekinuta guma (ona sa 50 % ACN-lignina) ne razlikuje se više od one neprekinute. Nešto poput plastelina, ali plastelina dobivenog iz tvari koja nije bila za drugo nego za u vatru baciti – sveprisutnog lignina.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je doktor prirodnih znanosti iz područja kemije, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Do umirovljenja radio je u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI)  baveći se bioanorganskom i teorijskom (računalnom) kemijom. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti surađujući u mnogim časopisima i revijama (Priroda, ABC tehnike, Čovjek i svemir, Modra lasta, Smib, Fokus). Napisao je više od dvije tisuće znanstveno-popularnih članaka, 13 znanstveno-popularnih knjiga te u koautorstvu dva sveučilišna udžbenika iz područja dizajniranja lijekova. Sada piše za mrežne stranice  Zg-magazina te za časopis Čovjek i svemir te, naravno, za BUG online. U časopisu Kemija u industriji je stalni komentator te  urednik rubrike „Kemija u nastavi“. Godine 2003. dodijeljena mu je Državna godišnja nagrada za promidžbu i popularizaciju znanosti.