Bioconversione riduttiva della CO2 a formiato: catalizzatori enzimatici e batterici per la produzione biochimica di building blocks e biocarburanti

Fino ad oggi l'abbondanza delle materie prime ha consentito l'utilizzo di un modello economico lineare secondo il quale la vita di ogni prodotto finisce inevitabilmente col rifiuto e il suo conseguente smaltimento. Questo modello è stato riconosciuto come economicamente svantaggioso, ha causato gravi problemi di inquinamento e costringe a una corsa frenetica e costante per reperire materie prime. È quindi necessario cambiare sistema, virare da un modello lineare ad un modello circolare più sostenibile, dove il prodotto finale viene studiato e progettato in maniera tale da minimizzare la materia prima utilizzata e dove lo scarto accumulato durante tutta la produzione possa essere utilizzato di nuovo, limitando così la quantità di rifiuti e i possibili danni ambientali dovuti all'inquinamento. L'utilizzo dei combustibili fossili negli ultimi anni ha portato all'accumulo di anidride carbonica nell'atmosfera, che ha causato uno dei più gravi problemi ambientali del nostro periodo come l'effetto serra. Una delle sfide più grandi di oggi è quindi trovare nuovi metodi applicabili a livello industriale per convertire la CO2 in composti ad elevato valore commerciale. È di questo che si occupa il progetto SATURNO, nel quale vengono approfondite diverse tecniche per convertire la CO2 in composti come biocarburanti e building blocks. In questa tesi verranno approfondite due delle tecniche di conversione della CO2: la conversione enzimatica in metanolo e la conversione tramite fermentazione batterica in building blocks e biocarburanti. La conversione enzimatica da CO2 a metanolo prevede l'utilizzo di tre enzimi in sequenza, in questa tesi verrà approfondito solo il sistema di espressione del primo enzima: la formiato deidrogenasi (FDH) dei batteri E. coli, A.woodii e C.beijerinckii che catalizza la conversione della CO2 a formiato. Per quanto riguarda la produzione di building blocks e biocarburanti tramite fermentazione batterica, in questa tesi è stata valutata la capacità di C. beijerinckii di poter utilizzare CO2 come unica risorsa di carbonio per la formazione di prodotti ad elevato interesse commerciale. E' infatti recente l'ipotesi che C.beijerinckii possa parzialmente assimilare carbonio anche sottoforma di CO2 ed utilizzarlo all'interno del suo metabolismo per la formazione di vari prodotti. Tramite ricerca bibliografica sono stati identificati altri ceppi batterici in grado di convertire la CO2 in biocarburanti e building blocks (A.woodii, C.ljungdahlii, C.carboxidivorans) e i parametri migliori per questo tipo di produzione che verranno testati in seguito durante l'avanzamento del progetto.