Transcript Presentazione standard di PowerPoint

SCARTI INDUSTRIALI LIGNOCELLULOSICI PER LA
PRODUZIONE DI BIOSTIMOLANTI
Davide Savy, Alessandro Piccolo
CERMANU – Università degli Studi di Napoli «Federico II»
[email protected]
MATERIALI & METODI
INTRODUZIONE
•
ESTRAZIONE DELLA LIGNINA
La lignina è stata isolata da canna domestica e da miscanto mediante
un’idrolisi alcalina in presenza di H2O2 (2%) per 16 h a 50°C.
La produzione di etanolo di seconda generazione prevede l’impiego di
cellulosa da biomasse non-food, tra cui canna domestica (Arundo donax L.
- AD) e miscanto (Miscanthus χ Giganteus Greef et Deuter - MG).
• I sottoprodotti di bioraffineria sono ricchi di lignina, componente
aromatica della parete cellulare delle piante. Essa può essere impiegata
per la produzione di promotori della crescita vegetale. In questo lavoro,
abbiamo ottenuto lignina idrosolubile e l’abbiamo testata sullo sviluppo di
piante di mais (Zea mays L.) .
•
•
CARATTERIZZAZIONE CHIMICA
31P-NMR dopo derivatizzazione con 2-cloro-4,4,5,5-tetrametil-1,3,2dioxa-fosfolano (Ps), per quantificare i gruppi OH presenti.
• 1H-DOSY-NMR
Cross Polarization-Magic Angle Spinning (CP-MAS) - per misurare il
tempo di rilassamento nel rotating frame (T1rH).
TEST BIOLOGICI
Semi di mais sono stati trattati con soluzioni acquose di lignine MG e AD a
varie concentrazioni (0 - controllo, 0.1, 1, 10 e 100 ppm) e le lunghezze
dell’apparato radicale e del germoglio sono state misurate.
RISULTATI
Reazione del Ps con gli
OH della lignina
Test di germinazione
+
Ps
Radici
31P-NMR
Spettri
delle lignine MG e
AD dopo derivatizzazione con Ps
IDROSSIALCHILICI
FENOLI
STANDARD
INTERNO
COOH
Quantità di OH (mmol g-1 di lignina)
Idrossialchilici Fenoli COOH
MG
5.46
0.81 0.92
AD
5.67
0.99 1.02
La lignina AD ha più unità
idrossialchiliche, fenoliche e acide.
Questo può determinare una
maggiore stabilità molecolare
dell’aggregato ligninico AD a causa
della formazione di un maggior
numero di legami intermolecolari.
Spettri 1H-DOSY (6.0-8.0 ppm) e T1rH
(ms) delle lignine MG e AD
9.8
T1rH (ms)
10
8.0
Germoglio
Percentuale di
elongazione
(controllo = 100)
ppm di lignina
Entrambe le lignine mostrano effetti positivi sulla crescita
di plantule di mais e determinano una elongazione
comparabile sullo sviluppo radicale, mentre
completamente diverso è l’effetto sulla crescita del
germoglio: MG ne stimola l’allungamento a 0.1, 1 e 10
ppm, mentre AD risulta essere bioattivo solo a 10 ppm.
7.5
5
CONCLUSIONI
2.5
0
MG
AD
La diffusività della lignina AD è minore di quella MG,
indicando una maggiore dimensione molecolare per AD. Tali
risultati sono confermati dai tempi di rilassamento calcolati
mediante 13C-CP-MAS-NMR: maggiore è il T1rH, maggiore è la
rigidità molecolare del composto in esame, a causa di una
maggiore dimensione molecolare.
• Le lignine AD e MG mostrano caratteristiche chimiche simili, ma
sono significativamente diverse da punto di vista conformazionale, a
causa della diversa aggregazione intermolecolare. Queste differenze
determinano la diversa attività biologica nei confronti della crescita
del mais. Tale bioattività è comunque positiva per entrambi i
substrati impiegati.
• La bioattività positiva delle lignine idrosolubili da scarti industriali
indica che esse possono essere efficacemente impiegate come
promotori della crescita vegetale, aumentando la sostenibilità
ecologica ed economica della produzione di energia e prodotti
chimici da biomasse non-food.
Scarica il poster e l’articolo