In una nuova pubblicazione in Green Chemistry, una gazzetta della Royal Society of Chemistry specializzata nella pubblicazione di articoli di chimica sostenibile, gli autori propongono nuove strategie per la valorizzazione della lignina. In particolare, questo articolo guarda alla lignina sotto il punto di vista di materia prima per la produzione di nuove sostanze farmaceutiche. Ebbene non proprio la lignina, ma i prodotti che si ottengono dalla sua degradazione, ovvero acidi benzoici e devirati costituiti da preziosi e importanti anelli aromatici.
Ma da dove nasce l’interesse nell’uso della lignina come materiale di recupero? La pandemia del COVID seguita dalla crisi energetica per la guerra in Ucraina hanno destabilizzato la catena di produzione e distribuzione di varie industrie i cui prodotti derivano dal petrolio. L’industria farmaceutica è una di queste industrie a rischio. Questa, infatti, utilizza il benzene e i suoi derivati, i preziosi anelli aromatici prodotti dalla raffinazione del petrolio, come materia prima. L’utilizzo di queste risorse finite e non rinnovabili, aggiunto alle legislazioni sempre più stringenti in ambito ambientale spinge alla ricerca di nuovi materiali di produzione e soluzioni creative per provvedere al fabbisogno di beni di prima necessità come i farmaci. Da qui nasce l’interesse per la lignina.
La lignina è un polimero naturale che rappresenta il 25% del carbonio contenuto nelle sostanze naturali e si trova principalmente nel legno e nelle piante. Attualmente, è il principale prodotto di scarto della formazione della carta e viene utilizzata come combustibile da bruciare per produrre energia.
Ma come è formata la lignina, qual è la sua composizione chimica e come può essere utilizzata come materiale di recupero? La lignina chimicamente è formata da un numero indefinito di anelli aromatici (benzene e derivati) legati l’uno all’altro da ponti costituiti da due o tre atomi di carbonio e ossigeno. Questi ponti possono essere rotti chimicamente o biologicamente (tramite l’uso di enzimi) per ricavare i preziosi anelli aromatici da poi utilizzare come ingredienti per la preparazione di farmaci.
Gli autori della pubblicazione su Green Chemistry forniscono delle soluzioni d’uso per questi derivati della lignina che vengono indicati come punto di partenza per la produzione di principi attivi di farmaci. Gli stessi poi comparano queste procedure con quelle che di dovrebbero utilizzare se questi principi attivi si dovessero formare a partire da derivati del petrolio.
Per esempio, l’estere noto come maleato di trimebutina viene utilizzato come farmaco gastro-intestinale poiché ha effetti rilassanti sui muscoli di questa regione. Può alleviare spasmi muscolari e viene somministrato a pazienti che soffrono di sintomi di reflusso gastro-esofageo o gastroparesi diabetica. Se dovessimo produrre questo composto in laboratorio a partire da derivati del petrolio dovremmo eseguire sette passaggi e dovremmo utilizzare come materiali di partenza il benzene (che è altamente tossico) e acido tannico. Se invece usassimo un acido benzoico derivante dalla degradazione della lignina e acido tannico, si utilizzerebbero sei passaggi e si sostituirebbe il benzene con l’acido benzoico che è significativamente meno tossico.
Gli autori analizzano anche il caso dell’aniracetam, un farmaco che viene usato per potenziare le facoltà cognitive e viene somministrato a pazienti che soffrono di Alzheimer e dopo l’infarto. Questo farmaco aiuta il cervello a metabolizzare ossigeno, zuccheri e amminoacidi più efficientemente e ha meno effetti collaterali di altri farmaci che si usano per trattare condizioni simili. Per quanto riguarda la sua produzione, anche in questo caso vengono messe a paragone strategie di produzione. Se si utilizzassero derivati del petrolio per formare questo prodotto servirebbero teoricamente cinque passaggi. Se si utilizzasse un derivato della degradazione della lignina come materia prima ne servirebbero solo due, meno della metà . Questo ridurrebbe drasticamente la formazione di prodotti di scarto, per esempio, e diminuirebbe costi e tempo di produzione.
Altri farmaci vengono presi in considerazione nell’articolo e i termini di paragone vengono fatti sempre e solo a livello teorico non pratico. Quindi sull’ago della bilancia si possono solo tenere in considerazione numero di passaggi e tossicità delle materie prime. Sarebbe interessante valutare come le varie procedure si equiparano in termini di isolamento e purificazione dei prodotti. Tuttavia, è da notare come la pubblicazione proponga soluzioni creative per l’uso e valorizzazione della lignina come materiale di recupero.
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Teresa Ambrosio Consulting 