Valorizzazione di biomasse residuali mediante preparazione di “active lignin carriers” mediante tecniche di attivazione non convenzionali quali Microonde ed Ultrasuoni

Il recupero e la valorizzazione degli scarti di produzione della filiera agroalimentare è uno degli obbiettivi più ambiziosi nell’ambito di un’economia circolare e sostenibile. In questo contesto si colloca lo sviluppo di processi di valorizzazione degli scarti, basandosi sull’applicazione di tecnologie sempre più efficienti in termini di rese e consumi energetici. In questa tesi sono stati presi in considerazione alcuni esempi di valorizzazione di una biomassa, utilizzando paglia di grano (PG): tale matrice è stata delignificata e utilizzata come supporto per la deposizione di nanoparticelle di Ag. La lignina recuperata dal primo step è stata utilizzata per la preparazione di carriers per la veicolazione di olii essenziali (EO). Il protocollo di delignificazione ha previsto un trattamento in condizioni basiche in Microonde (MW, 120 minuti, 120° C), permettendo di estrarre la lignina e separarla dalla matrice lignocellulosica di partenza. La biomassa così delignificata è stata poi utilizzata come supporto per la deposizione di nanoparticelle di Ag via Ultrasuoni (US, 10 min, 20 kHz, 100-500W) a partire da AgNO3 e utilizzando come agenti riducenti NaBH4 o fruttosio. Il materiale ibrido così ottenuto è stato considerato per le sue potenziali attività antibatteriche, in alternativa al processo di idrolisi enzimatica e alla produzione di bio-etanolo. La lignina recuperata dal primo step è stata poi considerata per la preparazione di nanocarriers per veicolare/supportare EO di luppolo (Humulus lupulus L.). Sono state 3 diverse strategie, supportate da analisi GC-MS. Nella prima la lignina è stata isolata dal liquor di estrazione mediante precipitazione a pH 2 e liofilizzazione. Il materiale così ottenuto è stato successivamente utilizzato come supporto per l’adsorbimento di EO estratti in MW da luppolo. Oltre agli EO tal quali, sono stati impiegati anche dei solventi lipofili di natura eutettica, i LipoDES (deep eutectic solvent) preparati con EO di luppolo e acido oleico, decanoico o dodecanoico. Tale strategia viene valutata per facilitare la stabilizzazione dell’olio essenziale, facente parte del sistema solvente, oltre che a favorire l’adsorbimento dello stesso sulla lignina. Un’aliquota di LipoDES così ottenuta è stata anche utilizzata per valutare la stabilità nel tempo del sistema eutettico (EO-acido grasso): in 2-4 settimane è stata registrata una perdita in peso intorno all’1-2%, dimostrando come il LipoDES sia funzionale alla “conservazione” della frazione volatile. La seconda strategia ha previsto l’impiego di una porzione del liquor di delignificazione all’interno di un sistema gorgogliatore, per fissare i vapori ottenuti da luppolo tramite una tecnica di estrazione MW-assistita. In seguito a precipitazione a pH 5 e liofilizzazione della soluzione così ottenuta, si è dimostrata nuovamente la capacità della lignina di inglobare e creare complessi stabili con gli EO. Una terza porzione del liquor di lignina è stata invece addizionata direttamente con EO di luppolo, creando un’emulsione in US poi precipitata a pH 2. In questo modo si è potuta valutare la capacità della lignina di formare complessi di inclusione a partire da un sistema bifasico. In conclusione, tutti i processi di valorizzazione non convenzionale descritti, a partire da PG, hanno dimostrato le potenzialità del “riutilizzo” della della porzione lignocellulosica delle biomasse per la sintesi di “active lignin carriers”, in un’ottica di economia circolare.