Un nuovo enzima artificiale è in grado di masticare la lignina, il polimero resistente che permette alle piante legnose di mantenere la propria forma. Questa lignina inoltre ha un enorme potenziale per l’energia rinnovabile. Lo studio della Washington State University e del Pacific Northwest National Laboratory ha dimostra che il loro enzima artificiale è stato in grado di digerire la lignina, che solitamente ha resistito ai trattamenti precedenti per trasformarla in energia economicamente utile.
La lignina è la seconda fonte di carbonio più abbondante sulla Terra e per lo più delle volte viene sprecata come fonte di carburante. Quando usiamo il legno per cucinare, i sottoprodotti della lignina offrono quel profumo o gusto di affumicato ai nostri alimenti. Tuttavia la combustione rilascia enormi quantità di carbonio nell’atmosfera invece di catturarlo per altri usi.
Energia rinnovabile, un enzima artificiale può digerire la lignina
La lignina è presente in tutte le piante vascolari, dove forma le pareti cellulari e fornisce alle piante rigidità. Permette agli alberi di stare in piedi, conferisce alle verdure la loro compattezza e costituisce circa il 20-35% del peso del legno. Poiché diventa gialla se esposta all’aria, l’industria dei prodotti in legno la rimuove come parte del processo di produzione della carta fine. Una volta rimosso, viene spesso bruciato in modo inefficiente per produrre carburante ed elettricità. Questo è il primo enzima mimetico della natura che sappiamo può digerire in modo efficiente la lignina per produrre composti che possono essere utilizzati come biocarburanti e per la produzione chimica.
In natura, come sappiamo, i funghi e i batteri sono in grado di scomporre la lignina ed è proprio in questo modo che un tronco ricoperto di funghi si decompone nella foresta. Gli enzimi offrono un processo molto più rispettoso dell’ambiente rispetto alla degradazione chimica, che richiede calore elevato e consuma più energia di quanta ne produca. Però gli enzimi naturali tendono a degradarsi nel tempo il che li rende difficili da utilizzare per un processo industriale. Inoltre sono anche molto costosi. Nel presente studio, i ricercatori hanno sostituito i peptidi che circondano il sito attivo degli enzimi naturali con molecole simili a proteine chiamate peptoidi. Questi peptoidi si sono poi autoassemblati in tubi e lastre cristalline su scala nanometrica.
Hanno diverse caratteristiche uniche, inclusa l’elevata stabilità, che consentono agli scienziati di affrontare le carenze degli enzimi naturali.Se il nuovo enzima biomimetico può essere ulteriormente migliorato per aumentare la resa di conversione, per generare prodotti più selettivi, ha il potenziale per una scalabilità su scala industriale. La tecnologia offre nuove rotte verso materiali rinnovabili per biocarburanti aeronautici e materiali a base biologica, tra le altre applicazioni.
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