Thesis etd-11052020-103503 |
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Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
MANDURINO, MATTIA
URN
etd-11052020-103503
Thesis title
Processi di estrazione a basso impatto ambientale di biopolimeri da biomasse batteriche
Department
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Course of study
INGEGNERIA CHIMICA
Supervisors
relatore Prof.ssa Seggiani, Maurizia
Keywords
- chloroform
- cicloesanone
- cloroformio
- cyclohexanone
- DESs
- ionic liquid
- liquidi ionici
- PHA
- poliidrossialcanoati
Graduation session start date
27/11/2020
Availability
Full
Summary
In questo lavoro di tesi sono state condotte prove di estrazione e recupero di poliidrossialcanoati (PHA) da biomasse batteriche fotosintetiche (Rhodovulum sulfidophilum) utilizzando solventi non clorurati quali cicloesanone, liquidi ionici e Deep Euthetic Solvents (DESs) in alternativa ai processi di estrazione tradizionali a base di cloroformio. Sono state ottimizzate le condizioni di estrazione, precipitazione e purificazione dei biopolimeri in termini di temperatura e tempo di attacco, rapporto solvente/biomassa e scelta del non solvente per lo stadio di precipitazione in vista del successivo recupero e riciclo dei solventi impiegati.
I biopolimeri estratti sono stati caratterizzati mediante analisi calorimetrica differenziale a scansione (DSC), analisi termo-gravimetrica (TGA), spettroscopia infrarossa (FTIR) e spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (H-NMR e C-NMR) al fine di valutarne la stabilità termica, la purezza, la distribuzione dei pesi molecolari e il contenuto di valerato presente nel biopolimero. I risultati delle analisi sono stati confrontati con quelli delle analisi condotte su PHA commerciali quali poliidrossibutirrato (PHB) e poliidrossibutirrato-co-idrossivalerato (PHB-HV).
I migliori risultati sono stati raggiunti operando a 125°C per 20 min con cicloesanone nella fase di attacco, seguita da filtrazione e precipitazione dei PHA mediante aggiunta di etanolo. In tali condizioni si sono ottenute rese di estrazione pressoché totali e i PHA ottenuti sono risultati PHB-HV di elevata purezza con 4% di valerato, aventi stabilità termica, cristallinità, distribuzione dei pesi molecolari del tutto simili a quelli del PHB-HV commerciale, usato come riferimento.
I liquidi ionici e i DES selezionati si sono comportati come non solventi dei PHA e in grado, nei rapporti solventi/biomassa investigati, di dissolvere solo in parte la membrana cellulare batterica portando così a ottenere PHA di bassa purezza (50-55%) che necessitano di ulteriori trattamenti di purificazione. Tale indagine preliminare su tali solventi necessità pertanto di ulteriori prove sperimentali per selezionare i liquidi ionici e/o DES più performanti e le condizioni operative ottimali di estrazione che verranno svolte in Tesi future.
I biopolimeri estratti sono stati caratterizzati mediante analisi calorimetrica differenziale a scansione (DSC), analisi termo-gravimetrica (TGA), spettroscopia infrarossa (FTIR) e spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (H-NMR e C-NMR) al fine di valutarne la stabilità termica, la purezza, la distribuzione dei pesi molecolari e il contenuto di valerato presente nel biopolimero. I risultati delle analisi sono stati confrontati con quelli delle analisi condotte su PHA commerciali quali poliidrossibutirrato (PHB) e poliidrossibutirrato-co-idrossivalerato (PHB-HV).
I migliori risultati sono stati raggiunti operando a 125°C per 20 min con cicloesanone nella fase di attacco, seguita da filtrazione e precipitazione dei PHA mediante aggiunta di etanolo. In tali condizioni si sono ottenute rese di estrazione pressoché totali e i PHA ottenuti sono risultati PHB-HV di elevata purezza con 4% di valerato, aventi stabilità termica, cristallinità, distribuzione dei pesi molecolari del tutto simili a quelli del PHB-HV commerciale, usato come riferimento.
I liquidi ionici e i DES selezionati si sono comportati come non solventi dei PHA e in grado, nei rapporti solventi/biomassa investigati, di dissolvere solo in parte la membrana cellulare batterica portando così a ottenere PHA di bassa purezza (50-55%) che necessitano di ulteriori trattamenti di purificazione. Tale indagine preliminare su tali solventi necessità pertanto di ulteriori prove sperimentali per selezionare i liquidi ionici e/o DES più performanti e le condizioni operative ottimali di estrazione che verranno svolte in Tesi future.
File
Nome file | Dimensione |
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Tesi_MM_Def.pdf | 3.90 Mb |
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