Dall’E. coli alle future bioraffinerie della chimica verde
(Rinnovabili.it) – Cosa hanno in comune i carburanti aerei, i collant e le bottiglie in plastica? Sono tutti prodotti derivati dal petrolio. Nonostante i progressi tecnici per portare sul mercato alternative più sostenibili, la fabbricazione di questi tre elementi è saldamente ancorata alla chimica classica. È decisamente più “verde” invece l’approccio studiato dagli scienziati dei Sandia National Laboratories, negli Stati Uniti. Qui un gruppo di scienziati ha dimostrato la validità di una nuova tecnologia basata su batteri bioingegnerizzati che potrebbe rendere economicamente fattibile la produzione di tutti e tre i prodotti sopracitati da fonti vegetali rinnovabili.
Il punto partenza del lavoro, pubblicato in questi giorni su PNAS, era la valorizzazione efficiente della lignina, elemento fondamentale per la redditività economica delle future bioraffinerie.
La lignina è un eteropolimero che compone la parete cellulare degli organismi vegetali, a cui conferisce resistenza meccanica. Dalle sue molecole è possibile ottenere preziose sostanze chimiche da convertire in carburanti, nylon, plastica, prodotti farmaceutici e altri composti chimici di valore. Tuttavia si tratta anche di un polimero di difficile degradazione e per molto tempo questa complessità ha rappresentato un ostacolo a uno sfruttamento più ampio della biomassa vegetale. “La valorizzazione efficiente della lignina potrebbe aumentare più di 10 volte il valore ottenuto dalla sua combustione per produrre energia ed è fondamentale per la redditività economica delle future bioraffinerie”, spiegano i bioingegneri del Sandia.
Il gruppo ha riunito una serie di meccanismi noti per la degradazione di questo polimero organico in un unico organismo: un batterio di E. Coli ingegnerizzato per divenire un efficace bio-convertitore. “Per anni, abbiamo cercato modi efficaci per abbattere la lignina e convertirla in preziosi prodotti chimici di base. Abbiamo applicato la nostra conoscenza dei degradanti naturale all’E. coli perché questo batterio cresce rapidamente e può sopravvivere a processi industriali difficili“.
L’E. coli normalmente non produce gli enzimi necessari per il processo di conversione della lignina. Gli scienziati devono “convincere” i batteri a produrre gli enzimi aggiungendo un induttore al brodo di fermentazione, elementi troppo costosi per rendere il processo fattibile su larga scala. Per aggirare il problema il gruppo ha progettato il batterio affinché la vanillina, composto aromatico derivato dalla lignina, venisse usato sia come substrato della reazione successiva che come induttore, regolandosi automaticamente per non raggiungere mai livelli tossici per il batterio.
“Abbiamo trovato un pezzo del puzzle per la valorizzazione della lignina, fornendo un ottimo punto di partenza per la ricerca futura di soluzioni scalabili e convenienti”, ha aggiunto Singh. “Ora possiamo lavorare sulla produzione di maggiori quantità di prodotti chimici di base e percorsi di ingegneria per nuovi prodotti finali, considerando host microbici diversi dall’’. coli”.