Titolo della tesi: A novel approach for industrial lipases immobilization on graphene oxide nanosheets for Biodiesel production
Negli ultimi anni, la crescente necessità di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e sviluppare soluzioni energetiche più sostenibili ha portato a un significativo aumento della ricerca sui biocarburanti, con particolare attenzione al biodiesel. Questo biocarburante è emerso come una delle alternative più promettenti al diesel convenzionale. Il biodiesel viene prodotto tramite la transesterificazione di oli vegetali o grassi animali con alcoli a catena corta, come metanolo o etanolo, in presenza di un catalizzatore. Sebbene questa tecnologia offra numerosi vantaggi, tra cui biodegradabilità, riduzione delle emissioni di gas serra e compatibilità con i motori diesel esistenti, la sua produzione presenta ancora alcune limitazioni legate all’efficienza del processo, ai costi e alla selezione delle materie prime (Nazloo et al., 2023).
Attualmente, la produzione di biodiesel si basa principalmente su catalizzatori chimici omogenei, come NaOH e H₂SO₄, che garantiscono elevati tassi di reazione ma richiedono processi di purificazione energivori e costosi. Per superare queste limitazioni, l’uso di biocatalizzatori ha suscitato un crescente interesse nella comunità scientifica, in particolare l’applicazione delle lipasi, che consentono di condurre il processo in condizioni più miti e con maggiore selettività (Zhong et al., 2020). Tuttavia, l’impiego di lipasi libere presenta notevoli svantaggi, tra cui scarsa stabilità operativa, sensibilità ai solventi organici e difficoltà di riutilizzo, limitandone l’applicazione su larga scala.
Per affrontare queste sfide, è stata sviluppata la tecnologia di immobilizzazione enzimatica, che consiste nell’ancorare le lipasi su supporti solidi per migliorarne la stabilità, la riutilizzabilità e la resistenza a condizioni operative severe. Tra i vari materiali studiati per l’immobilizzazione delle lipasi, i nanomateriali hanno dimostrato un grande potenziale grazie alle loro eccezionali proprietà fisico-chimiche, tra cui un’elevata superficie specifica, un’alta reattività e la possibilità di funzionalizzazione chimica per migliorare le interazioni enzima-supporto (Kumar & Pal, 2021). In particolare, l’ossido di grafene (GO) ha attirato una notevole attenzione come piattaforma innovativa per l’immobilizzazione enzimatica, grazie alla sua struttura bidimensionale, all’ampia superficie specifica e alla presenza di gruppi funzionali ossigenati, che lo rendono un supporto ideale per l’ancoraggio e la stabilizzazione delle lipasi (Aghabeigi et al., 2023).
Inoltre, la funzionalizzazione chimica del GO può ottimizzare ulteriormente le proprietà di ancoraggio enzimatico, migliorando la distribuzione delle lipasi sulla superficie e aumentando la loro attività catalitica in diverse condizioni operative (Nazloo et al., 2023). Questo avanzamento tecnologico rende l’immobilizzazione delle lipasi su GO una delle soluzioni più promettenti per la produzione industriale di biodiesel, con il potenziale di superare le limitazioni dei catalizzatori chimici tradizionali e di fornire una piattaforma catalitica efficiente, scalabile e sostenibile per la sintesi avanzata di biocarburanti.