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La recente scoperta nella lignina, di un tipo di legame più debole, sarà un fattore chiave per rendere più agevole la produzione industriale di etanolo dalle biomasse vegetali

Non solo negli Stati Uniti sono in corso ricerche finalizzate a rendere economicamente sostenibile e competitiva la conversione di cellulosa ed altri polisaccaridi in etanolo, ma anche centri di ricerca europei, come ad esempio l'INRA di Angere (Francia), stanno svolgendo studi in questo ambito. In questo caso vengono fornite informazioni riguardo una nuova acquisizione di fisiologia della pianta, che ha permesso di comprendere, attraverso una maggiore conoscenza del processo di polimerizzazione della lignina, un punto chiave del metabolismo della pianta, su cui intervenire per rendere economicamente meglio gestibile la conversione di biomassa legnosa in etanolo (alcool etilico), uno dei biocarburanti oggetto ovunque di grande interesse da parte delle politiche energetiche statali, nell'era del riscaldamento globale

Materiali cellulosici e genericamente polisaccaridici possono essere ricavati da varie fonti (es. biomasse vegetali, come quelle prodotte dalle potature urbane), ma il vero problema è come separare queste materie prime dalla lignina, che nella pianta conferisce solidità alla cellula vegetale, nelle strutture di sostegno, e rallenta anche i processi di degradazione delle biomasse naturali ed artificiali. La presenza della lignina è quindi un elemento di ostacolo nell'utilizzo di polisaccaridi, derivati da biomassa legnosa, per produrre etanolo.

Oggetto di attenzione di questo studio è stata la modalità di formazione di legami, sia tra le molecole di lignina, che tra questa ed i polisaccaridi della parete vegetale, mediata dalla presenza di acido ferulico.
I ricercatori dell'INRA hanno analizzato la lignina della parte cellulare, sia in condizioni normali, che in piante in cui era attivo il processo di lignificazione. Gli esperimenti hanno inizialmente riguardato la pianta test Arabidopsis thaliana ed il pioppo, ma successivamente i risultati ottenuti hanno trovato ulteriori conferme in varie angiosperme e gimnosperme.
L'acido ferulico, cosa già nota, realizza dei legami covalenti con i gruppi alcolici dei polisaccaridi, attivando così il processo di polimerizzazione che genera la lignina. Esso, hanno accertato i tecnici dell'INRA, sarebbe onnipresente in dicotiledoni e gimnosperme.

Il passaggio chiave di questa ricerca è stata la scoperta che l'acido ferulico indurrebbe anche la formazione di legami covalenti tra le molecole di lignina, tramite la realizzazione di 'strutture di ramificazione', con una modalità finora non nota (legame con struttura acetale), rispetto ad altri due tipi di legami invece già noti (strutture difenile e difenil-etere). Tale legame acetale apparirebbe in un gran numero di piante prive di uno dei due enzimi cinnamyl-CoA-reduttasi, o cinnamyl-alcool-deidrogenasi.
Pertanto riuscire a far saltare questi legami significa poter spalancare una porta verso il processo di depolimerizzazione dei polisaccaridi, essenziale per arrivare a produrre etanolo. Questa circostanza sarebbe facilmente conseguibile in presenza di ambiente debolmente acido.

Per il motivo visto riuscire ad incrementare la presenza dell'attivatore acido ferulico nella parete cellulare potrà favorire, in presenza di ambiente debolmente acido, la dispersione della lignina, riducendo il suo effetto di ostacolo alla estrazione dei polisaccaridi e rendendo, in definitiva, più veloci i già sussistenti pre-trattamenti della biomassa legnosa, praticati industrialmente per ottenere lo stesso risultato di favorire la separazione della lignina, punto di passaggio fondamentale verso la depolimerizzazione della cellulosa a zuccheri, da utilizzare come materia prima nel processo di produzione dell'etanolo.

Fonte/i: Istituto nazionale di Ricerche agronomiche (INRA), di Angere - Francia

Autore dell'articolo: Luca Federico Fianchini, 31 agosto 2010



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