PNRR: due milioni di euro all’Ateneo per produrre idrogeno in batteri fotosintetici

PARMA – Oltre due milioni di euro dal Ministero della Transizione Ecologica a un progetto dell’Università di Parma, coordinato da Matteo Tegoni, docente del Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale – SCVSA, che ha come obiettivo la messa a punto di un sistema prototipo per la produzione di idrogeno in colture di batteri fotosintetici.

Il progetto, il cui come completo è Enzimi artificiali per la produzione fotocatalitica di idrogeno in batteri fotosintetici, è stato finanziato nell’ambito del PNRR e avrà una durata di 36 mesi, dal 1° gennaio 2023 al 31 dicembre 2025. Oltre al coordinatore Matteo Tegoni partecipano al progetto i docenti del Dipartimento SCVSA Giovanni Maestri, Angelo Bolchi e Anna Torelli.

Negli ultimi anni, in particolare in risposta all’aumento del costo socioeconomico delle fonti di energia fossile e alla crisi ambientale globale, si sta accelerando nella esplorazione della produzione e utilizzo in larga scala di combustibili green fra i quali l’idrogeno gassoso. In natura l’idrogeno molecolare viene prodotto e usato dai batteri utilizzando metalloproteine (idrogenasi). L’energia richiesta per produrre idrogeno viene fornita da sostanze ad alto contenuto energetico, a loro volta prodotte da organismi fotosintetici (batteri, alghe, piante) utilizzando l’energia solare attraverso il processo di fotosintesi. Dal punto di vista tecnologico, al contrario, la produzione di idrogeno è ristretta oggi all’utilizzo di elettrolizzatori, ovvero sistemi che utilizzano energia elettrica, a sua volta prodotta in larga parte da sorgenti di combustibile fossile (carbone, petrolio) o nucleare.

L’ingegnerizzazione di proteine consente di creare metalloenzimi completamente artificiali, sia mediante riprogettazione di proteine esistenti sia tramite sintesi de novo di sistemi proteici con attività catalitica desiderata. Questo progetto vuole realizzare un enzima artificiale per la produzione fotocatalitica verde e pulita di idrogeno secondo i principi dell’“imparare dalla Natura”. Il progetto prevede lo sviluppo, test in vitro ed evoluzione di un enzima fotocatalitico: quello che si cercherà di fare sarà insegnare a una proteina a operare secondo nuove funzioni. In questo sistema, l’energia luminosa immagazzinata dai batteri attraverso il processo di fotosintesi sarà utilizzata per la produzione di idrogeno gas. L’obiettivo finale sarà la messa a punto di un sistema prototipo per la produzione di idrogeno in colture di batteri fotosintetici. Questo prototipo permetterà di dimostrare come attraverso enzimi con siti completamente artificiali sia possibile produrre idrogeno gassoso utilizzando la luce solare e in modo indipendente dalle sorgenti fossili di energia (carbone, petrolio) o energia elettrica.

Il progetto si colloca all’interfaccia fra chimica e biologia sul tema della sostenibilità energetica ed è interamente targato Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale. Elaborato nell’ambito del Progetto di Eccellenza attivo presso il Dipartimento SCVSA dal 2018 al 2022, esso mette insieme competenze trasversali quali progettazione di proteine, chimica bioinorganica, organica, catalisi e fotochimica, biologia molecolare e botanica. Attraverso questo finanziamento verranno acquisite nuove attrezzature e verranno aperte nuove posizioni di dottorato, di assegni di ricerca e di ricercatori a tempo determinato, col fine di formare una nuova generazione di ricercatori esperti nella progettazione di proteine e nella loro applicazione biotecnologica.