C’è una piccola grande rivoluzione in corso nel mondo della chimica, e il suo epicentro è un laboratorio dell’Università del Wisconsin-Madison. Qui, un team di scienziati ha fatto una scoperta che potrebbe cambiare per sempre il modo in cui produciamo farmaci antidolorifici (e non solo), carburanti e una miriade di altri prodotti essenziali. La loro intuizione? Usare il legno degli alberi, in particolare dei pioppi, come materia prima per sostanze di grande valore come il paracetamolo.
Non è tutto: il loro innovativo processo chimico permette di ricavare dal legno anche coloranti, adesivi, plastiche biodegradabili e molto altro ancora. Una svolta che promette di rendere questi prodotti più economici, più ecologici e meno dipendenti dal petrolio. E che potrebbe dare nuova linfa alla produzione di biocarburanti, rendendoli finalmente competitivi con i combustibili fossili.
Dal petrolio al pioppo: una nuova fonte di paracetamolo
Il paracetamolo, noto anche come acetaminofene, è uno dei farmaci più usati al mondo. Ha un valore di mercato globale di circa 130 milioni di dollari all’anno. È il principio attivo alla base di farmaci diffusissimi come Tachipirina, Efferalgan, Tachiflu, Zerinol, Neoborocillina, e all’estero Tylenol.
Fin dalla sua introduzione (agli inizi del ‘900), questo farmaco è stato tradizionalmente prodotto a partire da derivati del catrame di carbone o del petrolio. Nel 2019, il primo segnale: Steven Karlen e John Ralph, rispettivamente ricercatore e professore di biochimica all’Università del Wisconsin-Madison, hanno mostrato come il paracetamolo potesse essere ottenuto da un composto presente nei pioppi, con una nota reazione chimica.
Ora il team di Karlen ha migliorato il processo per produrre paracetamolo e altri antidolorifici, pigmenti, tessuti e plastiche biodegradabili con un valore di mercato cumulativo di oltre 1,5 miliardi di euro. Vi linko qui la ricerca.
Un portafoglio di prodotti che, secondo Karlen, potrebbe sostenere dozzine di piccole bioraffinerie confluenti in hub più grandi, senza saturare il mercato.
Ancora una volta protagonista la lignina: una miniera di composti preziosi
La chiave di questa innovazione sta nella lignina, la parte della parete cellulare che lega insieme gli zuccheri delle piante e fornisce struttura. La lignina, già studiata per la produzione di rivoluzionarie batterie, è ricca di preziosi composti aromatici che potrebbero sostituire molti prodotti petrolchimici e fornire alle bioraffinerie flussi di entrate aggiuntive per rendere i carburanti a base vegetale competitivi in termini di costi.
La sfida? Scomporre la complessa e irregolare catena di molecole in componenti utili. E ora abbiamo scoperto che il p-idrossibenzoato (pHB), un composto simile al paracetamolo presente nella lignina del pioppo, è relativamente facile da ricavare con un trattamento chimico.
Da un albero antidolorifici e possibilità
Se la scoperta iniziale aveva mostrato che era chimicamente possibile trasformare il pHB in paracetamolo, è anche vero che il processo non convertiva abbastanza materia prima nel prodotto finale.
Adesso, il ricercatore Vitaliy Tymokhin ha scoperto che trattando la biomassa di pioppo con un metodo diverso (e più economico) si converte quasi tutto il pHB in un’altra sostanza chimica che può poi essere trasformata in paracetamolo o in una molecola meno preziosa con altre applicazioni.
Si possono produrre antidolorifici, coloranti come l’inchiostro nero, polimeri utilizzabili nei tessuti o nei materiali, convertirlo in adesivi o cose del genere. Ha un enorme mercato e un grande valore.
Riciclando il prodotto non reagito attraverso un reattore continuo, gli scienziati sono riusciti a convertire il 90% della materia prima in paracetamolo, che hanno estratto utilizzando un metodo più economico delle tradizionali tecniche di purificazione. Karlen afferma che dovrebbe essere possibile portare la resa al 99%.
Il processo per ricavare dai pioppi antidolorifici e altro: green e industrializzabile
Il processo è principalmente a base d’acqua, si basa su solventi verdi ed è continuo anziché a lotti, caratteristiche che lo rendono ideale per applicazioni industriali. Per questo ora è già in procinto di brevetto da parte della Wisconsin Alumni Research Foundation, l’organizzazione no-profit che commercializza le scoperte universitarie per sostenere la ricerca in corso.
Cosa significa? Significa che presto potremmo vedere nascere una nuova generazione di piccole bioraffinerie capaci di trasformare il legno in una miriade di prodotti preziosi, creando nuovi posti di lavoro e opportunità economiche, specie in aree rurali e forestali.
Antidolorifici al centro di un nuovo, delicato equilibrio verde
Il pioppo è un albero dalle caratteristiche speciali che lo mettono al centro di moltissimi usi. Dalle fibre tessili ai mobili, dalla pasta di legno al sequestro della CO2. Cresce di un metro all’anno, può avere una rapida rotazione e non rischiamo, ricorrendovi anche per i farmaci antidolorifici, di accelerare la deforestazione.
Certo, la strada è ancora lunga e non priva di ostacoli. Serviranno investimenti, politiche lungimiranti e la collaborazione tra ricerca, industria e governo per trasformare questa promettente scoperta in una realtà diffusa e accessibile a tutti.
Il passo compiuto dai ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison sembra puntare nella giusta direzione: quella di un mondo in cui la chimica verde non è più un’eccezione, ma la regola. E per il petrolio saranno dolori.
