IMMOBILIZZAZIONE DELL’ENZIMA LIPASI B DA CANDIDA ANTARCTICA SU SUPPORTI DERIVATI DAL BAMBÙ PER LA SINTESI DI POLIESTERI

Abstract

Questa ricerca ha valutato l'utilizzo della biomassa del bambù Dendrocalamus giganteus come supporto ecosostenibile per l'immobilizzazione dell'enzima Lipasi B da Candida antarctica (CalB), finalizzata alla produzione di poliesteri. Attraverso un processo di pirolisi condotto a diverse temperature, il bambù è stato trasformato in materiale solido carbonioso la cui idrofobicità e area superficiale aumentano proporzionalmente alla temperatura del trattamento. Le analisi condotte hanno dimostrato che l'enzima CalB mostra una maggiore affinità per i supporti più idrofobici, raggiungendo una percentuale di immobilizzazione del 95% sul supporto trattato a 600°C e poi macinato. L'efficacia della CalB immobilizzata è stata testata nella sintesi del poli(1,8-ottilene adipato), una reazione di politransesterificazione a partire da 1,8-ottandiolo e dimetil adipato eseguita senza l'uso di solventi. La CalB immobilizzata sul supporto ottenuto tramite pirolisi veloce a 400°C e successiva macinatura è risultata la più performante, garantendo una conversione dei monomeri del 97% e una massa molecolare del polimero pari a 11000 g/mol, risultati che lo rendono competitivo e paragonabile al Novozym 435, il principale standard commerciale. Tuttavia, a differenza del Novozym 435, i supporti derivati dal bambù mostrano una progressiva perdita di attività se riutilizzati per più cicli, ciò potrebbe essere dovuto al metanolo prodotto durante la reazione che si potrebbe adsorbire sui supporti interferendo con l'enzima nei successivi utilizzi. Lo studio ha dimostrato come il bambù Dendrocalamus giganteus pirrolizzato risulti essere un valido supporto per l'immobilizzazione della CalB, rinnovabile ed economico e che permette l'utilizzo della CalB immobilizzata come biocatalizzatore in reazioni di polimerizzazione.

This research evaluated the use of Dendrocalamus giganteus bamboo biomass as an eco-sustainable support for the immobilization of the Candida antarctica lipase B (CalB) enzyme, aimed at producing polyesters. Through a pyrolysis process conducted at different temperatures, the bamboo was transformed into a carbonaceous solid whose hydrophobicity and surface area increased proportionally to the treatment temperature. Analyses demonstrated that the CalB enzyme exhibited a greater affinity for more hydrophobic supports, achieving a 95% immobilization rate on the support treated at 600°C and then ground. The efficacy of immobilized CalB was tested in the synthesis of poly(1,8-octylene adipate), a polytransesterification reaction starting from 1,8-octanediol and dimethyl adipate performed without the use of solvents. CalB immobilized on the support obtained by fast pyrolysis at 400°C and subsequent grinding proved to be the most effective, ensuring a 97% monomer conversion and a polymer molecular mass of 11,000 g/mol, results that make it competitive and comparable to Novozym 435, the main commercial standard. However, unlike Novozym 435, bamboo-derived supports show a progressive loss of activity if reused for multiple cycles, which could be due to the methanol produced during the reaction, which could adsorb on the supports, interfering with the enzyme in subsequent uses. The study demonstrated that pyrrolized Dendrocalamus giganteus bamboo is a valid support for the immobilization of CalB, renewable and economical, and which allows the use of immobilized CalB as a biocatalyst in polymerization reactions.