Negli ultimi decenni, i progressi nello studio degli impatti ambientali degli inquinanti hanno favorito lo sviluppo di nuove tecnologie di trattamento. Per superare i limiti dei processi di trattamento tradizionali, la ricerca si è concentrata sull'uso di enzimi per la rimozione di una vasta gamma di contaminanti. Al fine di migliorare l'efficienza e i costi del processo enzimatico,l'enzima può essere riutilizzato mediante una tecnica di immobilizzazione. La capacità di trattenere l'enzima su un supporto permette una facile separazione del biocatalizzatore dal prodotto consentendo processi continui e impedisce la perdita di attività.
La scelta del metodo più adatto di immobilizzazione dipende sia dalla reazione che dalle condizioni ambientali, nonché dalla modalità di reazione ¿batch¿ o ¿ in continuo.Una scelta molto importante è anche quella del supporto più adatto . Tale scelta oltre a dipendere dal metodo di immobilizzazione, è influenzata dalle proprietà chimiche (composizione; natura idrofila o idrofobica; stabilità nelle condizioni del mezzo di reazione; ecc.), dalla stabilità meccanica e proprietà geometriche (dimensioni, forma, spessore, porosità, ecc.) del materiale, dalle caratteristiche dell'enzima da immobilizzare (composizione chimica, proprietà fisiche, struttura, ecc.) e dalle proprietà ecologiche e biologiche (non tossiche né per l'ambiente né per gli esseri umani; .). A tal fine si intende in questo progetto di ricerca valutare il comportamento catalitico della laccasi, a livello di laboratorio, quando immobilizzata mediante adsorbimento o chimicamente sul sottoprodotto di uno scarto della birra, lo ¿spent grain¿ . In tal modo tale ricerca può essere utile sia per la valorizzazione di questo sottoprodotto (beneficio per il produttore di birra), sia per una economia ambientale (riciclaggio e riutilizzo di scarti agroalimentari) e sia per la riduzione dei costi per l'uso di enzimi su larga scala.
La biocatalisi, ossia la catalisi di reazioni chimiche da parte di cellule o enzimi, è oggi una tecnica consolidata per la sintesi organica, sia nella ricerca accademica sia nell¿industria, e rappresenta una strategia cruciale in quella che viene definita ¿chimica sostenibile¿ o Green Chemistry.
Negli ultimi trent¿anni vi è stato un significativo aumento dell¿impiego d biocatalizzatori industrialii per la produzione di molecole ad alto valore aggiunto, nei processi alimentari e nel campo della bioremediation in quanto un processo condotto mediante biocatalisi presenta spesso il vantaggio di essere ecompatibile , caratterizzato da una straordinaria chemo-regio-ed enantioselettività . L¿utilizzo di biocatalizzatori, e la loro sempre maggiore diffusione, è principalmente dovuta all¿intento di aumentare l'attività catalitica degli enzimi e di renderli idonei a operare per lungo tempo in condizioni di processo avverse, quali elevata temperatura, condizioni estreme di pH o di salinità, presenza di solventi organici, ecc. Il costo di produzione di enzimi sia estrattivi sia di origine microbica, tuttavia, è spesso elevato, e così pure il costo di purificazione; per questo motivo sono state sviluppate diverse tecniche per la loro immobilizzazione e per l'impiego dei preparati enzimatici immobilizzati in reattori industriali. Naturalmente esistono anche alcuni svantaggi, quali, la perdita di attività che spesso risulta dall'immobilizzazione e l'estrema difficoltà di far reagire con preparati enzimatici insolubili substrati di elevata massa molecolare (come peptidi, polisaccaridi o polinucleotidi..
Poiché tali vantaggi e svantaggi dipendono spesso dalle tecniche di immobilizzazione impiegate, sono stati sperimentati numerosi metodi di immobilizzazione che si basano sulla formazione di legami chimici tra l'enzima e la materia solida di supporto o sull'intrappolamento dell'enzima all'interno di essa. Le molecole immobilizzate sono in genere più stabili rispetto a quelle in soluzione. Questa proprietà è il risultato di una minore elasticità conformazionale nella struttura tridimensionale della molecola proteica Qualunque sia il tipo di immobilizzazione impiegato, le caratteristiche del materiale di supporto possono avere grande influenza sul successo dell'immobilizzazione e della successiva applicazione del preparato enzimatico immobilizzato. lnnanzitutto il costo e la disponibilità del materiale possono influire sull'intera economicità del processo, specialmente per quelle applicazioni in cui il costo di trasformazione deve risultare molto basso. Le altre caratteristiche del materiale che possono esercitare un effetto sul sistema sono la forma fisica, la stabilità chimica e meccanica, l'idrofilicità, la perme abilità, le cariche elettrostatiche e la resistenza all'attacco microbico, ecc.. Inoltre, non esiste un ideale e universale metodo di immobilizzazione né un ideale e universale supporto: sia il metodo di fissazione sia il supporto devono essere selezionati in funzione delle caratteristiche strutturali della molecola biologica e della sua applicazione. Tuttavia gli enzimi immobilizzati rappresentano solo una piccola parte del mercato globale degli enzimi, specialmente per gli alti costi dei supporti. e per la loro non facile disponibilità Infatti materiali di supporto come ad es. il chitosano (100 g) 224 euro; nanotubi di carbonio (10 g) 339 euro; materiali a porosità controllata (100 mg) 182 euro, nanoparticelle di oro (100mL) 300 euro, risultano essere molto costosi. Quindi, solo con nuovi supporti e protocolli, che devono essere economici e facilmente disponibili, insieme a un'elevata riusabilità, possono favorire l¿impiego degli enzimi immobilizzati. In questo contesto la strategia di utilizzare un rifiutio agroindustriae, come per es. un sottoprodotto della birra per l'immobilizzazione enzimatica potrebbe essere una valida alternativa sia per un significativo beneficio economico per il processo enzimatico che per la riduzione dei problemi del loro smaltimento. Inoltre è anche importante tale studio per colmare le carenti informazioni disponibili in letteratura sulle prestazioni e potenzialità nell'uso di scarti lignocellulosici come supporti enzimatici.