Tecnologie

I geopolimeri sono polimeri inorganici sintetici ottenuti da una polvere alluminosilicatica e una soluzione acquosa di idrossidi o silicati alcalini. Il materiale è mesoporoso e si può generare una porosità multidimensionale e funzionale attraverso l’aggiunta di cariche o utilizzo di tecniche specifiche.

La tecnologia, sviluppata dal CNR-ICB, si basa un bioprocesso innovativo chiamato “Caphnophilic (CO2-requiring) Lactic Fermentation (CLF)”, sviluppato nel batterio ipertermofilo Thermotoga neapolitana (EP patent: EP2948556B1), che permette la produzione di idrogeno “verde” e la cattura e valorizzazione della CO2 in acido L-lattico (98% e.e.).

Le conchiglie dei molluschi bivalvi sono costituite principalmente da CaCO₃ (ca. 95%), con una piccola frazione di materia organica. Se il minerale venisse recuperato dai gusci, si avrebbe una "miniera" rinnovabile e sostenibile di CaCO₃ "blu". Le conchiglie, anche dopo l'asportazione della carne, mantengono una certa quantità di sostanza organica. Pertanto, come primo passo della produzione di CaCO₃ "blu", è necessario rimuovere i componenti organici, cuocendo i gusci in un forno appropriato, dopo il lavaggio per rimuovere i sali.

Metodo per estrarre, con resa elevata, le ficobiliproteine da biomasse cianobatteriche e/o algali, ottenendo estratti in acqua o soluzioni acquose caratterizzati da elevata concentrazione di pigmenti (4-5 mg/mL) e da purezza pari o superiore al grado alimentare/cosmetico (P ≥ 2).

Oggetto della tecnologia è lo sviluppo di una metodologia trasferibile dalla scala di laboratorio alla scala pilota da validare in sede industriale per il trattamento di scarti a base di polimeri naturali di provenienza agro-alimentare o dell’industria manifatturiera con metodologie fisiche, chimiche o una loro combinazione per l’ottenimento di macromolecole naturali da utilizzare nella preparazione di anche di miscele e/o compositi, materiali “green” che possono rappresentare la materia prima seconda da trasformare mediante processi di lavorazione tipici dei materia

Ai processi enzimatici di prima generazione, secondo il principio "singola reazione–singolo enzima", si preferiscono combinazioni di più enzimi in una catena produttiva, per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto partendo da substrati semplici ed economici. Un requisito importante per ottenere il controllo nelle “reazioni enzimatiche a cascata” è la capacità di trasportare da un biocatalizzatore a quello successivo i vari intermedi, limitando al più possibile la diffusione di questi ultimi nel solvente.

In ottica di bioeconomia, l’innovazione prevede lo sviluppo di una piattaforma green di conversione di materie prime di origine biologica, come la frazione organica dei rifiuti, in molecole bio-based di valore, non trascurando la produzione di biometano. La logica è quella dei processi “a cascata” con l’integrazione di un pretrattamento termico innovativo seguito da una separazione di fase e da processi di conversione biologica.

Il procedimento consiste nel fabbricare membrane composite formate da una matrice polimerica che ingloba una carica di cristalli bidimensionali esfoliati secondo la tecnica avanzata wet-jet milling. Un materiale stratificato è micronizzato per mezzo di getti liquidi a pressione controllata. Materiali bidimensionali con spessore e dimensione laterale nanometrici sono dispersi in un fluido e veicolati all’interno di una matrice polimerica porosa con specifica morfologia.

La sostituzione di monomeri di derivazione fossile nei materiali termoindurenti è fondamentale per far fronte ai problemi di impatto ambientale legati all’uso delle resine tradizionali. Il gruppo di ricerca ha sviluppato un protocollo di preparazione di resine termoindurenti a partire da oli vegetali con differente composizione, in sostituzione dei tradizionali monomeri. I materiali ottenuti hanno un contenuto di carbonio di origine naturale che supera l’80%.

I geopolimeri appartengono alla classe delle ceramiche consolidate per via chimica: sono sintetizzati a bassa temperatura e sono eco-sostenibili, poiché oltre alla bassa temperatura di consolidamento richiesta dal processo possono essere prodotti anche a partire da materie prime seconde e scarti industriali di varia natura, riducendo così la richiesta energetica e l’impatto ambientale dell’intero ciclo produttivo.

Nel campo della medicina di precisione e rigenerativa, nelle terapie mirate (ad es. terapie antitumorali e antimicrobiche), e nelle applicazioni nei settori cosmetico e nutraceutico è importante disporre di sistemi di nano-delivery sempre più sicuri, efficienti e specifici.