La lolla di riso è uno dei sottoprodotti agricoli maggiormente ottenuto in tutto il mondo. Questo materiale composito naturale presenta delle buone proprietà meccaniche e chimiche. E' composto da lignina, cellulosa, emicellulosa e una frazione inorganica. In particolare, dopo l' impiego delle sue materie organiche come fonte di energia nel processo di combustione, la cenere rimanente è ricca di silice, che è un prezioso precursore per la produzione di materiali a base di silice. Negli ultimi anni l'impiego della silice in diversi ambiti industriali ha riscosso molto successo a causa delle crescenti preoccupazioni economiche, sociali, ambientali, e delle riserve di combustibili fossili. La gestione inadeguata dei relativi rifiuti organici pone un grave onere ambientale e provoca inquinamento. D'altra parte, la lolla di riso ha un significativo potenziale economico, grazie alla facilità di estrazione della silice e può essere riutilizzata come supporto catalitico grazie a caratteristiche impressionanti come l'area superficiale e la struttura porosa ed evitare così i problemi relativi allo smaltimento. A tal proposito in questo studio nella prima fase, sarà ottimizzata l'estrazione della silice dalla lolla di riso tramite lisciviazione con acido e successivo trattamento in muffola con il fine di ottenere la silice mesorporosa amorfa. Una volta ottenuto il materiale inorganico, questo sarà purificato, caratterizzato e utilizzato come supporto enzimatico.
La crescita della popolazione mondiale, l'aumento del consumo energetico pro capite e l'eccessivo sfruttamento delle risorse naturali hanno determinato uno squilibrio nei sistemi ecologici. Per le agro-industrie, il riciclaggio dei rifiuti con scarichi minimi è una misura che porta a un'industria sostenibile dal punto di vista ambientale. Il riciclaggio dei rifiuti è una componente, tra le altre, della tecnologia più pulita, un concetto ampiamente accettato come strumento efficace con cui armonizzare l'industria con l'ambiente. L'agroindustria, in particolare l'industria alimentare, genera grandi quantità di rifiuti liquidi, solidi e gassosi, che emergono non solo dalle operazioni di lavorazione ma anche dal loro trattamento e smaltimento (es. fanghi, H2S). I rifiuti sono quindi multifase e multicomponente. La composizione e la quantità dei rifiuti agroindustriali dipendono molto dalla fonte delle materie prime, nonché dalla natura dei prodotti, delle operazioni e delle fasi di lavorazione. In generale, gli scarti di lavorazione degli alimenti sono costituiti da grandi quantità di materiale organico (carboidrati, proteine, grassi, oli, ecc.), con elevati valori di BOD, COD e solidi sospesi [1]. A causa del loro alto contenuto di nutrienti, i rifiuti agroindustriali hanno un alto potenziale di causare gravi problemi di inquinamento, se non adeguatamente gestiti o trattati. Questo inquinamento può essere suddiviso in 3 categorie principali; acque reflue, rifiuti solidi e inquinamento atmosferico
Il riutilizzo e il riciclo degli scarti dei sottoprodotti agroalimentari, è un obiettivo che è stato fortemente portato avanti in tutto il mondo per salvaguardare l'ambiente e utilizzarli in applicazioni a valore aggiunto. In questa direzione nel luglio 2014, l'Unione Europea ha emanato gli obiettivi/norme di economia circolare a sostegno di una crescita sostenibile e gestione/prevenzione dei rifiuti finalizzate al recupero dei sottoprodotti e degli scarti con l¿obiettivo di ridurre i rifiuti alimentari di almeno il 30% tra il 1/01/2017 e il 31/12/2025 [2]. Il riciclo dei rifiuti è l'attività chiave della tecnologia pulita.
In questo contesto, sta emergendo la tendenza all'impiego di alcuni scarti agroindustriali come promettenti supporti per l'immobilizzazione enzimatica per la loro facile disponibilità, biocompatibilità ed economicità. Tra questi è sicuramente compresa la lolla di risa che essendo ricca di sostanze inorganiche può essere il materiale di partenza per l¿ottenimento della silice amorfa che per le sue caratteristiche chimiche-fisiche è un ottimo supporto enzimatico. Inoltre, si ritiene che l¿applicazione degli enzimi immobilizzati svolga un ruolo strategico in diversi settori industriali come quella alimentare, chimico, farmaceutico ecc. Tuttavia, le applicazioni dei biocatalizzatori sono molto complicate rispetto al substrato sintetico puro e quindi esercitano un profondo impatto sulle prestazioni biocatalitiche e sulla stabilità degli enzimi nelle condizioni reali. Inoltre i biocatalizzatori immobilizzati offrono vantaggi impressionanti ai processi industriale come il minimo carico ambientale, la semplificazione dei bioprocessi e un processo più sostenibile rispetto alle via chimiche sintetiche. Con questo progetto si intende analizzare l¿uso della lolla di riso come promettente supporto di immobilizzazione della laccasi per fabbricare un sistema biocatalitico sostenibile da applicare nel biorisanamento ambientale. Considerando gli studi di letteratura gli scarti lignocellulosici hanno un grande potenziale in gran parte non sfruttato per la catalisi enzimatica. Molti sistemi messi a punto con potenzialità biocatalitiche sono poco performanti soprattutto se si tiene conto del rapporto costo/efficacia complessivo e degli aspetti economici. Ciò sollecita lo sviluppo di nuovi supporti che utilizzano materiali convenienti o addirittura no-cost come la lolla di riso. Inoltre, tale studio fornirà anche informazioni utili per il miglioramento significativo degli attuali sistemi tecnologici e biocatalitici ad alto turnover e delle rese necessarie per le applicazioni future. Infine, i bio-catalizzatori, utilizzando la lolla di riso e gli altri scarti agroindustriali, potrebbero portare benefici economici e aumentare l'interesse mondiale per la loro efficienza.
Riferimenti:
[1] BIOTECHNOLOGY ¿Vol. X -- Recycling of Agro-Industrial Wastes Through Cleaner Technology - Poonsuk Prasertsan, Suteera Prasertsan and Aran H¿Kittikun
[2] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=CELEX%3A52014DC0398R...