IT201800006815A1

IT201800006815A1 - An organic-inorganic hybrid material comprising a metal and lignin, processes for preparing the same and uses thereof / materiale ibrido organico-inorganico comprendente metallo e lignina, processi per la sua preparazione e suoi usi

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Publication number: IT201800006815A1
Application number: IT102018000006815A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-12-29
Also published as: US12275850B2; WO2020002008A1; US20210115257A1; CN112292036A; JP2021529170A; CA3103331A1; EP3840575A1; JP7633809B2

Description

Deposito della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: “MATERIALE IBRIDO ORGANICO-INORGANICO COMPRENDENTE METALLO E LIGNINA, PROCESSI PER LA SUA PREPARAZIONE E SUOI USI”

DESCRIZIONE CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione ha ad oggetto un materiale ibrido organico-inorganico comprendente un composto metallico ed una frazione di lignina, così come processi per la sua preparazione ed usi quale agente antimicrobico in agricoltura, e nel settore alimentare umano ed animale.

TECNICA NOTA

In alcuni settori, ad esempio nel settore alimentare, risulta necessario evitare la proliferazione batterica, allo scopo di mantenere le condizioni igieniche dei prodotti lavorati nel settore, ad esempio un prodotto alimentare. Nelle fattorie, così come nei macelli, le proliferazioni batteriche sono, da un lato, molto comuni e, dall'altro lato, è molto importante limitare ed evitare tali proliferazioni.

I prodotti noti sono spesso inefficaci nei confronti di una pluralità di microorganismi nocivi o patogeni, pertanto devono essere utilizzati molti diversi prodotti contemporaneamente, ed i prodotti noti sono anche spesso inquinanti sia per l'ambiente, sia per il prodotto per cui sono usati.

I prodotti tipicamente usati in tali casi sono gli antibiotici. Tuttavia, l'uso eccessivo o non corretto di tali medicamenti, così come la mancanza dello sviluppo di nuovi farmaci da parte del settore farmaceutico dovuta alla riduzione degli incentivi economici ed a requisiti normativi impegnativi, sono considerati alla base della crisi della resistenza agli antibiotici.

La resistenza agli antimicrobici (AMR) è la capacità di un microbo di resistere agli effetti del medicamento precedentemente usato per trattarlo. Il termine include la più specifica "resistenza agli antibiotici", la quale si applica solamente ai batteri che diventano resistenti agli antibiotici. I microbi resistenti sono più difficili da trattare, richiedendo medicamenti alternativi o dosaggi superiori, entrambe tali soluzioni potendo essere più costose o più tossiche.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha affermato che l'uso improprio degli antibiotici in zootecnia rappresenta un fattore alla base dell'emergenza e della diffusione dei germi resistenti agli antibiotici, e che l'uso degli antibiotici quali promotori della crescita nei mangimi per animali dovrebbe essere limitato. L'Organizzazione Mondiale della Sanità Animale ha aggiunto al Codice Sanitario per gli Animali Terrestri una serie di linee guida con raccomandazioni ai propri membri per la creazione e l'armonizzazione di programmi nazionali di sorveglianza e monitoraggio della resistenza agli antimicrobici, per il monitoraggio delle quantità di antibiotici usati in zootecnia, e con raccomandazioni volte a garantire l'uso idoneo e prudente di sostanze antibiotiche. Un'altra linea guida è quella di implementare metodologie che aiutino a stabilire i fattori di rischio associati ed a valutare il rischio di resistenza agli antibiotici. A tal riguardo, anche i prodotti usati in agricoltura per la tutela e la promozione delle colture giocano un ruolo rilevante nella qualità degli alimenti umani ed animali, in particolare dei prodotti usati per prevenire o trattare le affezioni delle colture provocate da batteri, funghi, o virus.

È pertanto sentita la necessità di contrastare in modo efficace tali microorganismi nocivi e patogeni, così evitando l'uso degli antibiotici, preservando al contempo la salute di umani e di animali, delle colture e dell'ambiente.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

L'oggetto di cui sopra è stato conseguito mediante un materiale ibrido organicoinorganico comprendente un composto metallico ed una frazione di lignina, secondo la rivendicazione 1.

Sotto un altro aspetto, la presente invenzione riguarda processi per la preparazione di detto materiale ibrido organico-inorganico.

Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda un uso di detto materiale ibrido organico-inorganico quale agente antimicrobico in agricoltura.

Sotto un aspetto aggiuntivo, la presente invenzione riguarda un prodotto agrochimico comprendente il materiale ibrido organico-inorganico ed additivi agrochimici.

Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda un uso di detto materiale ibrido organico-inorganico quale agente antimicrobico in alimenti umani ed animali. Sotto un aspetto aggiuntivo, la presente invenzione riguarda un prodotto alimentare comprendente il materiale ibrido organico-inorganico ed ingredienti alimentari idonei. Sotto un altro aspetto, la presente invenzione riguarda un integratore alimentare comprendente il materiale ibrido organico-inorganico e trasportatori alimentari idonei. BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, dagli esempi operativi forniti a titolo illustrativo e dalle allegate figure, in cui:

- la Figura 1 mostra i grafici XRPD di HMW-Cu con diverso contenuto di rame, come da Esempio 3;

- la Figura 2 mostra la sovrapposizione corrispondente fra grafico XRPD di HMW-Cu 42% e Brochantite (linee sottili, dal database mineralogico), come da Esempio 3;

- la Figura 3 mostra le immagini ESEM di un granulo di HMW-Cu 40% con unità di scala 20 μm (a) e 10 μm (b), come da Esempio 3;

- la Figura 4 mostra l'analisi EDX su un punto del granulo di HMW-Cu 17%, come da Esempio 3;

- la Figura 5 mostra le immagini TEM in modalità a campo chiaro (A) ed in modalità STEM (B) di HMW-Cu 14%, con unità di scala da 100 nm (sinistra) a 50 nm (destra), come da Esempio 3;

- la Figura 6 mostra le immagini TEM in modalità a campo chiaro (A) ed in modalità STEM (B) di HMW-Cu 2%, con unità di scala da 200 nm (sinistra) a 20 nm (destra), come da Esempio 3;

- la Figura 7 mostra i grafici XRPD di HMW-Cu 17% e MMW-Cu 18%, come da Esempio 4;

- la Figura 8 mostra le immagini ESEM di MMW-Cu 18% con unità di scala da 100 μm (a) a 1 μm (b), come da Esempio 4;

- la Figura 9 mostra l'analisi EDX su un punto del granulo di HMW-Cu 17%, come da Esempio 4;

- la Figura 10 mostra un cristallo di Brochantite in MMW-Cu 14%, come da Esempio 4; - la Figura 11 mostra un'immagine STEM di un cristallo di Brochantite incorporato nella matrice MMW (MMW-Cu 14%), con microanalisi a raggi X sull'area selezionata, come da Esempio 4;

- la Figura 12 mostra immagini STEM di cristalli di Brochantite (in bianco) in MMW-Cu 14%, come da Esempio 4;

- la Figura 13 mostra i grafici XRPD di HMW-Cu 11% e HMW-Cu 20% ottenuti da Cu(NO3)2·3H2O, come da Esempio 5;

- la Figura 14 mostra la traccia XRPD di HMW-Cu 20% ottenuta tramite l'utilizzo di tecniche meccanochimiche, come da Esempio 6A;

- la Figura 15 mostra la traccia XRPD di MMW-Cu 21% ottenuta tramite l'utilizzo di tecniche meccanochimiche, come da Esempio 7;

- la Figura 16 mostra la traccia XRPD di HMW-Fe 20%, come da Esempio 8;

- la Figura 17 mostra la sovrapposizione corrispondente fra grafico XRPD di HMW-Fe 20%, Goethite e Lepidocrocite (linee sottili, dal database), come da Esempio 8; e

- la Figura 18 mostra l'efficacia del controllo di un'infezione batterica provocata da Rizoctonia solani su una coltivazione di pomodori in serra di due campioni HMW-Cu 10 rispetto ad un prodotto commerciale a base di Cu, ovvero Coprantol®, come da Esempio 11.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Pertanto, l'oggetto dell'invenzione è un materiale ibrido organico-inorganico comprendente un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui:

- il composto metallico è selezionato da idrossido metallico, ossido metallico, alogenuro metallico, solfato metallico, nitrato metallico, gluconato metallico, ossicloruro metallico, acetato metallico, carbonato metallico, silicato metallico, alluminosilicato metallico e rispettive combinazioni, ed il metallo è selezionato da Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Au, Al, Bi, As e rispettive miscele,

- la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale fino a 10.000 Dalton, come misurato tramite Cromatografia di Esclusione Molecolare, detti frammenti comprendendo fino a 55 unità di fenilpropano su media ponderale,

ed in cui il composto metallico è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 50% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico.

Il termine “materiale ibrido organico-inorganico” indica un materiale composito comprendente materiali inorganici e polimeri organici. Nel presente caso, il composto metallico rappresenta il materiale inorganico e la frazione di lignina rappresenta il polimero organico.

In realizzazioni preferite, nel detto materiale ibrido organico-inorganico, il materiale inorganico è incorporato all'interno del polimero organico; più preferibilmente, il materiale inorganico trova supporto sul polimero organico.

Preferibilmente, detto metallo è selezionato da Mg, Ca, Ti, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Al e rispettive miscele.

In realizzazioni preferite, il metallo comprende Cu, Fe o una rispettiva miscela.

In realizzazioni maggiormente preferite, il composto metallico comprende brochantite, gerhardtite, goethite, lepidocrocite o una rispettiva miscela.

Nella realizzazione più preferita, il composto metallico comprende brochantite. La brochantite è un minerale solfato avente la formula chimica Cu4SO4(OH)6.

La lignina è una classe di polimeri organici complessi che costituiscono materiali strutturali importanti nei tessuti di supporto di alcune alghe, piante vascolari, inclusa la loro corteccia, e piante erbacee, come ad esempio il legno (ovvero legno dolce e legno duro), la paglia di tutti i cereali, la bagassa di canna, l'erba, il lino, la iuta, la canapa o il cotone. La lignina può anche avere una fonte minerale, come ad esempio la torba, la leonardite ed il carbone.

Chimicamente, nella sua forma nativa, la lignina è un polimero molto irregolare, con reticolazione casuale di unità di fenilpropano unite tramite molti diversi legami, con un peso molecolare medio ponderale di 20.000 Dalton o superiore. Di seguito è mostrato un frammento di lignina rappresentativo ed illustrativo (I) contenente i più importanti modelli di legame:

Detto polimero è il risultato di una polimerizzazione deidrogenativa per via enzimatica di tre precursori di monomeri fenilpropanoidi:

alcool cumarilico alcool coniferilico alcool sinapilico

i quali determinano i residui seguenti, rispettivamente:

L'alcool coniferilico ricorre in tutte le specie ed è il monomero dominante nelle conifere (legni dolci). Le specie decidue (legno duro) contengono al massimo il 40% di unità di alcool sinapilico, mentre le erbe e le colture agricole possono anche contenere unità di alcool cumarilico.

La lignina può essere classificata in lignine di legni dolci e di legni duri a seconda delle rispettive fonti di biomassa grezza.

Le fonti di biomassa grezza che possono essere materiali iniziali idonei per l'ottenimento della relativa frazione di lignina sono qualsiasi lignina includente essenzialmente lignina pura così come lignina kraft, lignina derivante da biomassa, lignina derivante da processo di riduzione in polpa alcalina, lignina derivante da processo alla soda, lignina derivante da riduzione in polpa organosolv, lignina derivante da processi enzimatici, lignina derivante da processi di esplosione di vapore e qualsiasi rispettiva combinazione.

Con l'espressione “lignina essenzialmente pura”, si dovrebbe intendere lignina pura almeno all'80% su una base di biomassa grezza secca, preferibilmente lignina pura almeno al 90%, più preferibilmente lignina pura almeno al 95%, la parte restante essendo composta da estratti e carboidrati, come ad esempio emicellulose così come materia inorganica.

Con l'espressione “lignina kraft”, si dovrebbe intendere lignina derivante da liquor nero kraft. Il liquor nero è una soluzione acquosa alcalina di residui di lignina, emicellulosa e sostanze chimiche inorganiche usata in un processo di riduzione in polpa kraft. Il liquor nero derivante dal processo di riduzione in polpa comprende componenti originati da diverse specie di legno dolce e di legno duro in diverse proporzioni. La lignina può essere separata dal liquor nero mediante diverse tecniche includenti, ad es., la precipitazione e la filtrazione. La lignina solitamente inizia a precipitare a valori del pH inferiori a 11 - 12. Possono essere usati diversi valori del pH, allo scopo di precipitare frazioni di lignina con diverse proprietà. Tali frazioni di lignina possono differire fra loro tramite distribuzione del peso molecolare, ad es. Mw and Mn, polidispersità, contenuto di emicellulosa e di estratti, contenuto di materiale inorganico. La lignina precipitata può essere purificata da impurità inorganiche, emicellulosa ed estratti legnosi tramite l'utilizzo di fasi di lavaggio acido. Un'ulteriore purificazione può essere ottenuta tramite filtrazione.

In alternativa, la lignina è separata dalla biomassa pura. Il processo di separazione può iniziare con la liquefazione della biomassa mediante alcali forti, seguita da un processo di neutralizzazione. Successivamente al trattamento alcalino, la lignina può essere precipitata secondo una modalità simile a quella presentata in precedenza.

In alternativa, la separazione della lignina dalla biomassa comprende una fase di trattamento enzimatico. Il trattamento enzimatico modifica la lignina da estrarre dalla biomassa. La lignina separata dalla biomassa pura è essenzialmente priva di zolfo (contenuto di zolfo inferiore al 3%) e quindi idonea per l'ulteriore lavorazione.

Preferibilmente, la lignina in tal modo separata è anche sottoposta ad un processo di depolimerizzazione, allo scopo di ridurre ulteriormente il peso molecolare medio ponderale dei frammenti.

In alcune realizzazioni, la lignina in tal modo separata è anche sottoposta ad un processo di depolimerizzazione, allo scopo di ridurre ulteriormente i pesi molecolari medi ponderale e numerico dei frammenti.

Adatti processi di depolimerizzazione includono depolimerizzazione catalitica basica, depolimerizzazione catalitica acida, depolimerizzazione catalitica metallica, depolimerizzazione assistita da liquidi ionici e depolimerizzazione della lignina assistita da fluidi supercritici.

In realizzazioni preferite, detta frazione di lignina è ottenuta mediante depolimerizzazione catalitica basica.

Preferibilmente, detta frazione di lignina è ottenuta sottoponendo la lignina separata ad una depolimerizzazione catalitica basica ad una temperatura inferiore a 300°C e ad una pressione inferiore a 30 MPa.

Il pH è impostato fra 11 e 14, mediante l'aggiunta di una base come ad esempio NaOH, KOH, Ca(OH)2, LiOH, K2CO3 o una rispettiva miscela.

Per le finalità della presente invenzione, il peso molecolare medio ponderale (Mw) dei frammenti nella frazione di lignina è misurato tramite Cromatografia di Esclusione Molecolare (o "SEC"). La SEC impiega un liquido stagnante presente nei pori delle perline quale fase stazionaria, ed un liquido in scorrimento quale fase mobile. La fase mobile può pertanto fluire fra le perline ed anche all'interno ed all'esterno dei pori delle perline. Il meccanismo di separazione si basa sulla dimensione delle molecole di polimero in soluzione. Le molecole più grandi sono eluiscono per prime. Le molecole piccole che possono entrare in numerosi pori delle perline impiegano un tempo prolungato per passare attraverso la colonna e, pertanto, escono dalla colonna lentamente. Allo scopo di determinare i pesi molecolari dei componenti di un campione polimerico, deve essere eseguita una taratura con polimeri standard di peso noto. I valori derivanti dal campione sconosciuto sono poi confrontati con il grafico di taratura. I tempi di ritenzione dipendono dal materiale di colonna usato, dall'eluente e da quanto gli standard usati sono simili ai campioni. Nella presente invenzione, l'eluente è preferibilmente 0,1 M di NaOH.

Preferibilmente, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale fino a 6.000 Dalton.

Più preferibilmente, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale fino a 5.500 Dalton.

Ancora più preferibilmente, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale fino a 5.000 Dalton.

In alcune realizzazioni, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale fino a 2.000 Dalton.

In realizzazioni preferite, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale fino a 1.500 Dalton.

In altre realizzazioni, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale minimo di 150 Dalton.

In realizzazioni preferite, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale da 150 Dalton a 6.000 Dalton, preferibilmente aventi un peso molecolare medio ponderale da 250 Dalton a 5.000 Dalton, più preferibilmente aventi un peso molecolare medio ponderale da 500 Dalton a 2.500 Dalton.

Preferibilmente, in tali realizzazioni, detti frammenti comprendono fino a 30 unità di fenilpropano su media ponderale, più preferibilmente, fino a 27 unità di fenilpropano su media ponderale.

Il peso molecolare dei tre precursori di monomeri fenilpropanoidi varia da 150 Da dell'alcool cumarilico, 180 Da dell'alcool coniferilico a 210 Da dell'alcool sinapilico. Il peso medio è pertanto pari a 180 Da e tale valore è stato usato quale “unità di fenilpropano”. I valori Mw sono stati divisi per 180 Da, così ottenendo i numeri di unità di fenilpropano su media ponderale.

In altre realizzazioni, la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio numerico (Mn) fino a 2.000 Dalton.

Per le finalità della presente invenzione, il peso molecolare medio numerico (Mn) dei frammenti nella frazione di lignina è misurato tramite Cromatografia di Esclusione Molecolare. Preferibilmente, la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio numerico (Mn) fino a 1.500 Dalton.

In realizzazioni preferite, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio numerico da 150 Dalton a 1.300 Dalton.

Senza voler essere vincolati ad alcuna teoria, si ritiene che pesi molecolari medi numerici inferiori identifichino molecole più attive. Ciò è suggerito considerando che pesi molecolari inferiori identificano frammenti più piccoli, frammenti più piccoli identificano frammenti meno reticolati/più corti, e frammenti meno reticolati/più corti identificano un numero maggiore di gruppi funzionali liberi sugli stessi, quindi frammenti più reattivi.

Inoltre, si ritiene che le molecole più piccole possano attraversare agevolmente la membrana cellulare dei patogeni e diffondersi al loro interno, in tal modo aumentando significativamente l'efficacia generale della frazione di lignina.

Preferibilmente, in tali realizzazioni, detti frammenti comprendono fino a 11 unità di fenilpropano su media numerica, più preferibilmente, fino a 8 unità di fenilpropano su media numerica.

Il peso molecolare dei tre precursori di monomeri fenilpropanoidi varia da 150 Da dell'alcool cumarilico, 180 Da dell'alcool coniferilico a 210 Da dell'alcool sinapilico. Il peso medio è pertanto pari a 180 Da e tale valore è stato usato quale “unità di fenilpropano”. I valori Mn sono stati divisi per 180 Da, così ottenendo i numeri di unità di fenilpropano su media numerica.

In realizzazioni preferite, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 150 Dalton a 2.500 Dalton, e frammenti aventi un peso molecolare medio numerico (Mn) fino a 2.000 Dalton.

Più preferibilmente, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 150 Dalton a 2.500 Dalton e da 2 a 13 unità di fenilpropano su media ponderale, e frammenti aventi un peso molecolare medio numerico (Mn) fino a 2.000 Dalton e fino a 11 unità di fenilpropano su media numerica. In ulteriori realizzazioni, la frazione di lignina presenta un indice di polidispersità (PDI) da 1,25 a 6.

L'indice di polidispersità (PDI) o indice di eterogeneità, ovvero semplicemente dispersità, è una misura della distribuzione della massa molecolare in un dato campione polimerico. Il PDI è dato dal peso molecolare medio ponderale (Mw) diviso per il peso molecolare medio numerico (Mn). Esso indica la distribuzione delle singole masse molecolari in un lotto di polimeri.

Realizzazioni particolarmente preferite sono quelle in cui detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 150 Dalton a 2.500 Dalton e da 2 a 13 unità di fenilpropano su media ponderale, ed in cui detta frazione di lignina presenta un indice di polidispersità da 1,25 a 6.

Realizzazioni particolarmente preferite sono anche quelle in cui detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio numerico (Mn) fino a 2.000 Dalton e fino a 11 unità di fenilpropano su media numerica, ed in cui detta frazione di lignina presenta un indice di polidispersità da 1,25 a 6.

Le realizzazioni più preferite sono quelle in cui detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 150 Dalton a 2.500 Dalton e da 2 a 13 unità di fenilpropano su media ponderale, un peso molecolare medio numerico (Mn) fino a 2.000 Dalton e fino a 11 unità di fenilpropano su media numerica, ed in cui detta frazione di lignina presenta un indice di polidispersità da 1,25 a 6.

In realizzazioni particolarmente preferite della presente invenzione, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 4.400 Dalton a 5.000 Dalton e 24-28 unità di fenilpropano su media ponderale, un peso molecolare medio numerico (Mn) da 1.200 a 1.300 Dalton e 6-7 unità di fenilpropano su media numerica.

In altre realizzazioni particolarmente preferite della presente invenzione, detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 800 Dalton a 1.500 Dalton e 4-8 unità di fenilpropano su media ponderale, un peso molecolare medio numerico (Mn) da 300 a 700 Dalton e 2-4 unità di fenilpropano su media numerica. In tali realizzazioni particolarmente preferite, in detta frazione di lignina, le unità di fenilpropano più abbondanti sono quelle derivanti dall'alcool coniferilico, mentre le unità di fenilpropano meno abbondanti sono quelle derivanti dall'alcool sinapilico.

Il materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione preferibilmente comprende un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui:

- il composto metallico è selezionato da idrossido metallico, ossido metallico, alogenuro metallico, solfato metallico, nitrato metallico, gluconato metallico, acetato metallico, carbonato metallico, ossicloruro metallico e rispettive combinazioni, ed il metallo è selezionato da Mg, Ca, Ti, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Al e rispettive miscele,

- la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 4.400 Dalton a 6.000 Dalton e 24-33 unità di fenilpropano su media ponderale, un peso molecolare medio numerico (Mn) da 1.200 a 1.300 Dalton e 6-7 unità di fenilpropano su media numerica,

In alternativa, il materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione preferibilmente comprende un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui:

- la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 800 Dalton a 1.500 Dalton e 4-8 unità di fenilpropano su media ponderale, un peso molecolare medio numerico (Mn) da 300 a 700 Dalton e 2-4 unità di fenilpropano su media numerica,

ed in cui il metallo è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 50% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico.

Più preferibilmente, nel materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione, il composto metallico è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 40% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico.

Particolarmente preferite sono le realizzazioni in cui il materiale ibrido organicoinorganico comprende un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui:

- il composto metallico è selezionato da brochantite, gerhardtite, goethite, lepidocrocite o una rispettiva miscela,

- la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale (Mw) da 150 Dalton a 5.500 Dalton, detti frammenti comprendendo fino a 30 unità di fenilpropano su media ponderale, e comprende frammenti aventi un peso molecolare medio numerico (Mn) fino a 2.000 Dalton, detti frammenti comprendendo fino a 11 unità di fenilpropano su media numerica,

ed in cui il metallo è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 40% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico.

In altre realizzazioni, il materiale ibrido organico-inorganico consiste essenzialmente in un composto metallico ed in una frazione di lignina, come descritto in precedenza. Per le finalità della presente invenzione, l'espressione “consiste essenzialmente in” significa che detto composto metallico e detta frazione di lignina sono gli unici ingredienti presenti nel materiale ibrido organico-inorganico ad essere attivi nei confronti di microorganismi nocivi e patogeni, i possibili altri componenti essendo impurità o materiali iniziali che non hanno reagito.

In ulteriori realizzazioni, il materiale ibrido organico-inorganico consiste in un composto metallico ed in una frazione di lignina, come descritto in precedenza.

In un altro aspetto, la presente invenzione riguarda processi per la preparazione di detto materiale ibrido organico-inorganico.

In prime realizzazioni, il processo per la preparazione del materiale ibrido organicoinorganico comprende le fasi di:

i) fornire una soluzione acquosa di un composto metallico,

ii) aggiungere la frazione di lignina e miscelare per almeno 1 ora,

iii) aggiustare il pH a 7-8, mediante aggiunta di una base, e

iv) recuperare ed essiccare il materiale ibrido organico-inorganico risultante.

Nella fase ii), la frazione di lignina è preferibilmente aggiunta in un rapporto ponderale rispetto al metallo fino a 5:1.

Nella fase ii), la miscelazione è preferibilmente eseguita per 6-24 ore a temperatura ambiente.

Nella fase iii), la base può essere una qualsiasi base inorganica, come ad esempio NH3 o un sale di ammonio, un ossido o un idrossido di Li, Na, K, Mg, Ca, Ba, Al o una rispettiva miscela. Preferibilmente, la base è idrossido di Na.

Nella fase iv), il recupero è effettuato preferibilmente mediante filtrazione della fase solida comprendente il materiale ibrido organico-inorganico risultante, ed essiccazione a 70-80°C.

Facoltativamente, la fase solida filtrata può essere lavata con acqua, prima di essere essiccata. Ciò può essere effettuato allo scopo di rimuovere il sale risultante della base, tuttavia, dato che detto sale risultante non è nocivo, essendo, al contrario, un ingrediente utile, è preferibile non lavare la fase solida filtrata. Ad esempio, quando il composto metallico iniziale è solfato di Cu e la base è idrossido di Na, il sale risultante è semplicemente Na2SO4.

In seconde realizzazioni, il processo per la preparazione del materiale ibrido organicoinorganico comprende le fasi di:

a) fornire un composto metallico e la frazione di lignina in forma di polvere ed essiccata,

b) aggiungere una base, così ottenendo una miscela solida,

c) macinare la miscela solida in un mulino a sfere planetario,

d) raccogliere il materiale ibrido organico-inorganico risultante.

Si noti che non è presente alcun solvente in tali seconde realizzazioni, e che il processo nel suo complesso è eseguito in stato solido ed essiccato dei componenti.

La base della fase b) può essere uguale alla base della fase iii) che precede, ma preferibilmente in uno stato solido.

I processi di cui sopra consentono di ottenere il materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione, in cui la frazione di lignina ed il composto metallico sono intimamente miscelati.

Ad esempio, quando il composto metallico iniziale è solfato di Cu e la base è idrossido di Na, i prodotti risultanti sono Na2SO4 ed un materiale ibrido comprendente una miscela intima di frazione di lignina e sale basico di Cu, ovvero Cu2(SO4)(OH)6.

Si rileva che, quando il metallo nel composto metallico iniziale è Cu, entrambi i processi consentono di ottenere un materiale ibrido organico-inorganico comprendente brochantite, come sarà osservato nei seguenti esempi operativi.

Si è dimostrato, in modo inaspettato e sorprendente, che il materiale ibrido organicoinorganico dell'invenzione è molto selettivo ed efficace quale agente antimicrobico nei confronti dei microorganismi nocivi e patogeni. Pertanto, in un altro aspetto, la presente invenzione riguarda l'uso di detto materiale ibrido organico-inorganico quale agente antimicrobico in agricoltura e negli alimenti umani ed animali.

Per le finalità della presente invenzione, i microorganismi nocivi e patogeni comprendono sia patogeni alimentari, sia fitopatogeni.

I patogeni alimentari sono batteri e funghi Gram-positivi e Gram-negativi, come ad esempio Escherichia coli, Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Salmonella enterditis, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes.

Con il termine “fitopatogeno” si intende un organismo parassita su una pianta ospite, il quale provoca, in tal modo, una patologia trasmessa dal suolo o un'infezione, detto organismo essendo un batterio, un fungo, un oomycota o un virus.

Batteri patogeni tipici sono Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae, Xanthomonas arboricola, Xanthomonas campestris,

funghi patogeni tipici sono Botrytis cinerea, Cercospora beticola, Zymoseptoria tritici, Fusarium solani, Alternaria solani, Rhizoctonia solani, Monilia laxa, Antracnosi del prato, Oidio del melo, Ticchiolatura del melo, Dibotryon morbosum, Cercosporiosi nera, Carbonchio della colza, Monilinia fructicola della frutta con nocciolo, Dollar spot del prato, Grafiosi, Alternaria di patate e pomodori, Ergot della segale, Fusariosi della spiga, Fusariosi dell'anguria e di altre cucurbitacee, Leucostoma dei frutti con nocciolo, Monosporascus carie delle radici, Mummy Berry, Magnaporthe grisea, Mycosphaerella graminicola (STB) del grano, Sindrome della morte improvvisa della soia, Marciume della radice, Tan spot dei cereali, Verticilliosi, Sclerotinia, Armillaria alle radici, Armillaria, Phellinus noxius, Ruggine del caffè, Carbone comune del mais, Puccinia hemerocallidis, Rhizoctonia del prato, muffa bianca, muffa bianca dello stelo, muffa bianca, Ruggine della soia, Ruggine dello stelo del grano, carie del grano, Ruggine dello stelo del grano, Ruggine vescicolosa del pino,

oomiceti patogeni tipici sono Phytophthora infestans, Plasmopara viticola, Aphanomyces delle radici o carie comune delle radici dei legumi, Phytophthora nicotianae del tabacco, Peronospora delle cucurbitacee, Peronospora dell'uva, Peronospora della patata e del pomodoro, Phytophthora delle cucurbitacee, Phytophthora radici e stelo della soia, Pythium del prato, Phytophthora ramorum, Phytophthora colocasiae, muffa bianca del prato, e

virus tipici includono i viroidi e gli organismi simili a virus. La maggior parte dei virus delle piante presenta genomi di RNA a singolo filamento di ridotte dimensioni. Tuttavia, alcuni virus delle piante presentano anche genomi di RNA a doppio filamento o genomi di DNA a singolo o doppio filamento. Tali genomi possono codificare solamente tre o quattro proteine: una replicasi, una proteina di rivestimento, una proteina di movimento, allo scopo di consentire il movimento intracellulare attraverso il plasmodesma e, a volte, una proteina che consente la trasmissione tramite un vettore. I virus delle piante possono presentare molte altre proteine ed impiegare molti diversi procedimenti di traslazione molecolare.

I virus delle piante sono generalmente trasmessi da pianta a pianta tramite un vettore, ma si verificano anche la trasmissione meccanica e tramite i semi. La trasmissione tramite vettore è spesso effettuata da un insetto (ad esempio, afidi), ma si è dimostrato che alcuni funghi, nematodi e protozoi agiscono quali vettori virali. In numerosi casi, l'insetto ed il virus sono specifici per la trasmissione del virus, come ad esempio il Circulifer tenellus, il quale trasmette il virus da accartocciamento che provoca patologie in diverse colture.

Ciò significa che il materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione consente vantaggiosamente di sostituire il trattamento antibiotico. La resistenza agli antibiotici, definita quale emergenza (e propagazione) di fattori di resistenza batterica agli antibiotici, è attivata dalla pressione selettiva esercitata sulle popolazioni di microbi da un uso eccessivo e/o improprio degli antibiotici. Il materiale ibrido organico-inorganico come qui descritto si è dimostrato un'alternativa efficace agli antibiotici, per la prevenzione ed il trattamento delle infezioni resistenti agli antibiotici.

Come si osserverà negli Esempi riportati di seguito, il materiale ibrido organicoinorganico della presente invenzione evidenzia, in modo vantaggioso e sorprendente, proprietà antimicrobiche significative che consentono di migliorare la salute ed il benessere generale di umani ed animali, così come la salute generale di piante e colture. In un aspetto aggiuntivo, la presente invenzione riguarda un prodotto agrochimico comprendente il materiale ibrido organico-inorganico ed additivi agrochimici.

Additivi adatti sono regolatori del pH, regolatori di acidità, regolatori della durezza dell'acqua, oli minerali, oli vegetali, fertilizzanti, concimi naturali per foglie e rispettive combinazioni.

Additivi esemplificativi includono 2-etil esanolo EO-PO (ossido di esilene/ossido di propilene), alcool alcossilati, ammina grassa alcossilata, trigliceridi alcossilati, alchil poliglicoside, sale di sodio alchiletersolfato, condensato di ossido di alchilfenoletilene, alchilfenilidrossipoliossietilene, allil polietilene glicol metil etere, tensioattivo dipropionato anfotero, di-l-p-mentene, polisilossano di dimetile, olio vegetale esterificato, condensato di ossido di etilene, esteri di acidi grassi, condensato di ossido di etilene di alcoli grassi, polialcossilato di alcoli grassi, lecitina (soia), olio di colza metilato, n-dodecilpirrolidone, n-metilpirrolidone, n-ottilpirrolidone, tensioattivo non ionico, condensato di ossido di nonil fenol etilene, oli di paraffina, poli(vinilpirrolidione/1-esadecene, poliacrilammide, polialchilene glicole, polialchileneossido, trisilossano modificato polietere, polietilene polipropilene glicole, monolaurato di poliossietilene, acido propionico, copolimero stirene-butadiene, latex sintetico, ammina di sego etossilata, olio vegetale e rispettive miscele.

Alla luce del fatto che il materiale ibrido organico-inorganico è efficace anche a concentrazioni molto basse, il prodotto agrochimico vantaggiosamente e preferibilmente comprende detto materiale ibrido organico-inorganico in una quantità tale da avere una concentrazione di metallo di 5-200 grammi per litro di prodotto agrochimico.

Il prodotto agrochimico può essere in forma solida o liquida.

Quando il prodotto agrochimico è in forma solida, detta forma solida può essere compressa, mini-compressa, micro-compressa, granulo, micro-granulo, pellet, multiparticolato, particolato micronizzato o polvere.

Quando il prodotto agrochimico è in forma liquida, detta forma liquida può essere soluzione, sospensione, emulsione, dispersione, gocce o fluido nebulizzabile, e può essere una forma liquida su base acquosa o oleosa. Detta forma liquida può comprendere un solvente. Solventi idonei sono acqua, glicoli, alcoli, polialcoli, acidi organici e rispettive combinazioni.

Solventi preferiti sono acqua, metanolo, etanolo, n-propanolo, iso-propanolo, nbutanolo, isobutanolo, alcool allilico, 1,2-propilenglicole, 1,3-propilenglicole, 1,2-etilenglicole, polietilenglicole (PEG), glicerolo, acido lattico, acido polilattico e rispettive miscele. Solventi maggiormente preferiti sono acqua, 1,2-propilenglicole, 1,3-propilenglicole, 1,2-etilenglicole, polietilenglicole (PEG) e rispettive miscele

Preferibilmente, quando il prodotto agrochimico è in forma liquida, detta forma liquida presenta un pH di 5-9, più preferibilmente di 6-8.

Quando il prodotto agrochimico è in forma liquida, detta forma liquida comprende 1-50% in peso di materiale ibrido organico-inorganico. Ciò significa che il prodotto agrochimico è un concentrato che può essere opportunamente diluito o direttamente miscelato con altre sostanze chimiche prima dell'uso, qualora lo si desideri.

Detto prodotto agrochimico può essere esca in grani, bombole spray, liquido (non diluito), mangime sfuso, matrici, esca concentrata, concentrato fluido mescolabile in olio, granuli incapsulati, sospensione di capsule, concentrato dispersibile, polvere, polvere per concia a secco di semi, concentrato emulsificabile, liquido caricabile elettricamente, emulsione acqua-in-olio, emulsione per concia di semi, emulsione olioin-acqua, barattolo fumogeno, granuli fini, candela fumogena, cartuccia fumogena, stecca fumogena, sospensione concentrata per concia, compressa fumosa, agente fumogeno (fumigante), granuli (o pellet) fumogeni, gas (in pressione), esca granulare, prodotto gassificabile, microgranulare, polvere scivolante, granulare, pasta a base oleosa, concentrato scarico fumi caldi, imballaggio combo solido / liquido, imballaggio combo liquido / liquido, concentrato scarico fumi freddi, imballaggio combo solido / solido, lacca, soluzione per concia di semi, microemulsione, microgranulare, olio dispersibile, sospensione concentrata mescolabile in olio, liquido mescolabile in olio, sospensione oleosa, pasta, esca piatta, pasta o gel concentrati, versabile, stick per piante, semi trattati o rivestiti, esca pronta all'uso, applicabile in punti, esca frammentata, sospensione concentrata, sospensione-emulsione, granulare solubile in acqua, concentrato solubile, olio per formazione film, polvere solubile in acqua, polvere solubile per concia di semi, sospensione, compresse, materiale tecnico, concentrato tecnico, polvere per tracce, liquido ad ultrabasso volume, microgranulare idrodispersibile, granulare idrodispersibile, polvere bagnabile, polvere bagnabile per concia di semi, cerotto autoadesivo e rispettive combinazioni.

Il prodotto agrochimico può essere applicato tramite una o più delle procedure seguenti: - miscelazione del prodotto agrochimico con i semi in una tramoggia della seminatrice, - spargimento del prodotto agrochimico in prossimità dei solchi di semina,

- spargimento del prodotto agrochimico sull'intero campo prima o dopo l'ultimo dissodamento del terreno.

Quando il prodotto agrochimico è in forma liquida, esso può essere applicato anche tramite una o più delle procedure seguenti:

- spruzzatura del prodotto agrochimico su tuberi, bulbi e semi,

- spruzzatura del prodotto agrochimico sulla parte aerea della pianta, foglie, steli, - immersione delle radici della pianta in una soluzione acquosa comprendente il prodotto agrochimico.

In funzione degli scopi dell'uso finale, il prodotto agrochimico è applicato in una quantità tale da ottenere 100 g - 1000 kg di materiale ibrido organico-inorganico per ettaro (ha), preferibilmente 100 g – 100 kg per ha, più preferibilmente 100 g – 1000 g per ha. Ciò significa che la quantità corrispondente di metallo utilizzato è sorprendentemente bassa. In effetti, come sarà osservato anche negli esempi operativi seguenti, quando sono stati applicati 3 L/ha (ovvero 300 g/ha) di un materiale ibrido organico-inorganico comprendente il 10% di Cu, sono stati osservati risultati molto significativi sulle coltivazioni di fragole e di pomodori.

In un aspetto aggiuntivo, la presente invenzione riguarda un prodotto alimentare comprendente il materiale ibrido organico-inorganico ed ingredienti alimentari idonei. Il termine "prodotto alimentare" indica qualsiasi prodotto commestibile destinato al nutrimento sia umano, sia animale, inclusi farine, prodotti da forno, mangimi per animali, bevande energetiche, barrette dietetiche, oli commestibili, i cosiddetti "cereali da colazione", yogurt, pasta fresca e secca, gelato, succhi o nettari di frutta e dolci. Preferibilmente, quando il prodotto alimentare è in forma liquida, detta forma liquida presenta un pH di 2-14, più preferibilmente di 5-10, ancora più preferibilmente di 8-11. Alla luce del fatto che il materiale ibrido organico-inorganico è efficace anche a concentrazioni molto basse, il prodotto alimentare vantaggiosamente e preferibilmente comprende detto materiale ibrido organico-inorganico in quantità molto ridotte. Nelle realizzazioni preferite del prodotto alimentare, in particolare del prodotto alimentare animale, il materiale ibrido organico-inorganico è presente in quantità fino a 10 kg per tonnellata di prodotto alimentare, più preferibilmente 1-5 kg per tonnellata di prodotto alimentare.

In un altro aspetto, la presente invenzione riguarda un integratore alimentare comprende il materiale ibrido organico-inorganico ed adatti veicoli alimentari.

L'integratore alimentare può essere in forma solida o liquida.

Quando l'integratore alimentare è in forma solida, detta forma solida può essere compressa, mini-compressa, micro-compressa, granulo, micro-granulo, pellet, multiparticolato, particolato micronizzato o polvere.

Quando l'integratore alimentare è in forma liquida, detta forma liquida può essere soluzione, sospensione, emulsione, dispersione, gocce o fluido nebulizzabile, e può essere una forma liquida su base acquosa o oleosa. Detta forma liquida può comprendere un solvente. Adatti solventi sono acqua, glicoli, alcoli, polialcoli, acidi organici, oli, grassi e rispettive combinazioni.

Solventi preferiti sono acqua, metanolo, etanolo, n-propanolo, iso-propanolo, nbutanolo, isobutanolo, alcool allilico, 1,2-propilenglicole, 1,3-propilenglicole, 1,2-etilenglicole, polietilenglicole (PEG), glicerolo, acido lattico, acido polilattico e rispettive miscele. Solventi maggiormente preferiti sono acqua, 1,2-propilenglicole, 1,3-propilenglicole, 1,2-etilenglicole, polietilenglicole (PEG) e rispettive miscele.

Quando l'integratore alimentare è in forma liquida, detta forma liquida comprende 5-70% in peso di materiale ibrido organico-inorganico. Ciò significa che l'integratore alimentare è un concentrato che può essere opportunamente diluito o direttamente miscelato con altri veicoli/ingredienti prima dell'uso, qualora lo si desideri.

Alla luce del fatto che il materiale ibrido organico-inorganico è efficace anche a concentrazioni molto basse, l'integratore alimentare vantaggiosamente e preferibilmente comprende detto materiale ibrido organico-inorganico in quantità molto ridotte. In realizzazioni preferite dell'integratore alimentare, in particolare dell'integratore alimentare animale, il materiale ibrido organico-inorganico è presente in quantità fino a 10 kg per tonnellata di integratore alimentare, più preferibilmente 1-5 kg per tonnellata di integratore alimentare.

Adatti veicoli alimentari sono agenti acidificanti, correttori di acidità, antiagglomeranti, antiossidanti, filler, agenti di resistenza, agenti gelificanti, agenti di rivestimento, amidi modificati, agenti sequestranti, addensanti, dolcificanti, diluenti, solventi, agenti disaggreganti, scivolanti, colori, leganti, lubrificanti, stabilizzatori, adsorbenti, conservanti, agenti umettanti, aromi, sostanze di formazione di film, emulsionanti, agenti umettanti, ritardanti del rilascio e rispettive miscele.

Preferibilmente, la presente invenzione riguarda l'integratore alimentare da utilizzare quale agente antimicrobico nell'alimentazione del bestiame.

Nella presente invenzione, con il termine “bestiame” si intende includere sia gli animali ruminanti, sia non ruminanti. I ruminanti sono mammiferi erbivori con lo stomaco suddiviso in quattro cavità che possono digerire materiale vegetale altrimenti indigeribile mediante la rispettiva fermentazione in tale stomaco complesso, e che masticano il bolo alimentare (essi rigurgitano palle di materiale vegetale semidigerito e lo rimasticano per sminuzzarlo prima di reinghiottirlo). Essi includono bovini, ovini, capre, cervi, antilopi, giraffe e cammelli, nonché i loro parenti stretti come bisonti, buoi muschiati, okapi e lama. Gli animali non ruminanti, inclusi gli animali pseudoruminanti, possono essere suini, cavalli, polli, conigli, tacchini, anatre, oche, quaglie, fagiani, pernici, così come pesci e molluschi/crostacei. Ciò significa che l'integratore alimentare dell'invenzione può essere usato vantaggiosamente anche nell'alimentazione di pesci e molluschi/crostacei, ovvero in acquacoltura.

Preferibilmente, la presente invenzione riguarda l'integratore alimentare da utilizzare quale agente antimicrobico negli alimenti per animali domestici. Gli alimenti per animali domestici includono alimenti per cani, per gatti, mangimi per uccelli e per pesci. In altre realizzazioni preferite, l'integratore alimentare comprende, inoltre, almeno un acido resinico. Preferibilmente, detto acido resinico è acido abietico, acido deidroabietico, acido palustrico, acido neoabietico, acido pimarico, acido isopimarico, acido sandaropimarico, un rispettivo estere, un rispettivo etere, un rispettivo alcali o sale alcalino-terroso o una rispettiva miscela.

Preferibilmente, l'integratore alimentare comprende fino a 10% in peso di detto almeno un acido resinico, più preferibilmente fino a 7% in peso, sul peso dell'integratore alimentare.

Gli acidi resinici sono presenti nelle conifere, ed esistono tre specie principali di prodotti degli acidi resinici, specificamente Colofonia del Tallolio (TOR), Colofonia del Legno e Colofonia della Gomma. La TOR è la frazione di acido resinico separata, tramite distillazione sottovuoto, dal Tallolio Grezzo (CTO) che è ottenuto dalla preparazione della polpa. Il CTO è ottenuto mediante acidulazione del Sapone di Tallolio Grezzo o del Sapone di Solfato Grezzo (TOS). Il TOS è separato dal liquido di cottura nell'impianto di produzione della polpa, spesso denominato liquor nero, durante il processo di riduzione in polpa. La Colofonia del Legno è la frazione separata mediante distillazione in corrente di vapore o altri mezzi da alberi morti, ceppi d'albero, rami ecc. e la Colofonia della Gomma è la frazione di resina che è stata distillata in corrente di vapore o separata tramite altri mezzi da resina estratta, con un processo spesso denominato incisione, da un albero vivo.

Le sostanze contenenti acidi resinici ed ottenute mediante distillazione sottovuoto dal Tallolio Grezzo includono Tallolio Distillato (DTO), Acido Grasso di Tallolio (TOFA) e Pece di Tallolio (TOP). Il DTO contiene il 10-40% di acidi resinici. Il CTO tipicamente contiene 15-70% di acidi resinici, ed i contenuti minimi di acido resinico sono generalmente ottenuti tramite la cottura della polpa di legno miscelata.

Il termine "Colofonia del Tallolio" o "TOR" dovrebbe essere inteso quale afferente ad una composizione ottenuta mediante distillazione del Tallolio Grezzo ed ulteriore raffinazione del Tallolio Distillato. La TOR tipicamente comprende 60-99% (peso/peso) di acidi resinici.

Il termine "Colofonia del Legno" dovrebbe essere inteso quale afferente ad una composizione ottenuta mediante distillazione o altri mezzi da alberi morti, ceppi d'albero, rami ecc. La Colofonia del Legno tipicamente comprende 50-99% (peso/peso) di acidi resinici.

Il termine "Colofonia della Gomma" dovrebbe essere inteso quale afferente ad una composizione ottenuta mediante distillazione o separata tramite altri mezzi da resina estratta da un albero vivo. La Colofonia della Gomma tipicamente comprende 50-99% (peso/peso) di acidi resinici.

Il termine "Tallolio Distillato" o "DTO" dovrebbe essere inteso quale afferente ad una composizione ottenuta mediante distillazione del Tallolio Grezzo ed ulteriore raffinazione del Tallolio Distillato. Il DTO tipicamente comprende 10-60% (peso/peso) di acidi resinici.

Le composizioni su base acido resinico TOR, Colofonia del Legno, Colofonia della Gomma, CTO, TOS e DTO possono essere anche prodotte mediante miscelazione di una o più composizioni di acidi resinici e di una o più composizioni di acidi grassi in forma di oli o grassi. I derivati degli acidi resinici prodotti sono, ad esempio, esteri, eteri o sali metallici alcalini.

Gli acidi resinici sono noti in quanto evidenziano numerose proprietà, come ad esempio proprietà antibatteriche, antinfiammatorie, antiossidanti e di biofilm antibatterico. Tuttavia, gli acidi resinici sono poco stabili nel tempo, specialmente nelle forme solide, in quanto essi sono soggetti ad ossidazione, accensione spontanea e compattamento. In modo sorprendente, si è rilevato che, quando detto almeno un acido resinico è miscelato con il materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione, la miscela risultante, solida o liquida, è molto stabile nel tempo e priva di ossidazione, quindi è possibile trarre un beneficio pieno dalle proprietà degli acidi resinici. Ciò significa che, nell'integratore alimentare risultante comprendente il materiale ibrido organicoinorganico dell'invenzione, non solamente gli acidi resinici sono protetti dal deterioramento, ma si osserva anche un effetto sinergico, antinfiammatorio ed antimicrobico, fra la frazione di lignina e gli acidi resinici.

L'integratore alimentare può anche comprendere, in aggiunta, almeno un sale alcalino o alcalino-terroso di acido grasso C12-C24, almeno un olio biologico o una rispettiva miscela. Tali olio o sale biologici consentono una migliore solubilizzazione degli acidi resinici quando risulta preferita la forma liquida dell'integratore alimentare.

Preferibilmente, detto sale alcalino o alcalino-terroso è un sale di litio, sodio, potassio, magnesio, calcio o una rispettiva miscela.

Preferibilmente, detto acido grasso C12-C24 è acido laurico (C12), acido tridecilico (C13), acido miristico (C14), acido pentadecilico (C15), acido palmitico (C16), acido margarico (C17), acido stearico (C18), acido oleico (C18:1), acido linoleico (C18:2), acido α-linolenico (C18:3), acido γ-linolenico (C18:3), acido nonadecilico (C19), acido arachidico (C20), acido eneicosanoico (C21), acido beenico (C22), acido tricosilico (C23), acido lignocerico (C24), acido stearidonico (C18:4), acido eicosapentaenoico (C20:5), acido docosaesaenoico (C22:6), acido diomo-γ-linolenico (C20:3), acido arachidonico (C20:4), acido adrenico (C22:4), acido palmitoleico (C16:1), acido vaccenico (C18:1), acido paullinico (C20:1), acido elaidico (Ctrans-18:1), acido gondoico (C20:1), acido erucico (C22:1), acido nervonico (C24:1), acido mead (20:3) o una rispettiva miscela.

In realizzazioni preferite, detto almeno un sale alcalino o alcalino-terroso dell'acido grasso C12-C24 è palmitato di calcio, laurato di calcio, oleato di calcio, sapone di calcio di olio di palma ed una rispettiva miscela.

Detto almeno un olio biologico comprende un acido grasso, anidride o estere di acidi grassi, trigliceride di acidi grassi o una rispettiva miscela. Un adatto olio biologico è olio di semi di canapa, olio di canola, olio di semi di girasole, olio d'oliva, olio di semi di mais, olio di palma, olio di cocco, olio essenziale di pino, olio di semi di cotone, olio di germe di grano, olio di soia, olio di cartamo, olio di lino, olio di tung, olio di ricino, olio di semi di soia, olio di semi di arachide, olio di colza, olio di semi di sesamo, olio di riso, olio di pesce, olio di balena, olio marino o una rispettiva miscela.

Preferibilmente, l'integratore alimentare comprende detto almeno un sale alcalino o alcalino-terroso di acido grasso C12-C24, almeno un olio grasso, o una rispettiva miscela in una concentrazione di 1-100 kg per tonnellata di integratore alimentare.

È da intendersi che tutte le combinazioni degli aspetti preferiti del materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione, così come del prodotto alimentare, dell'integratore alimentare, dei suoi processi e dei suoi usi, come riportati in precedenza, devono essere considerate come ivi divulgate.

È da intendersi che tutte le combinazioni degli aspetti preferiti del materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione, dell'integratore alimentare, dei suoi processi e dei rispettivi usi divulgate in precedenza devono essere comprese come ivi descritte.

Di seguito sono riportati esempi operativi della presente invenzione a scopo illustrativo. ESEMPI

In tali Esempi, Mw e Mn sono stati misurati mediante Cromatografia di Esclusione Molecolare secondo la procedura che segue.

“% in peso” indica la percentuale in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico, salvo in caso diversamente specificato.

Reagenti e materiali

- Eluente: 0,1 M di NaOH, flusso 0,5 ml/min

- Taratura per rilevatore RI: standard Pullulan, Mp: 100.000 – 1.080 (sei standard), ove Mp è il peso molecolare massimo di picco

- Taratura per rilevatore UV (280 nm): standard PSS, sale di sodio polistirensolfonato, Mp 65.400 – 891 (sei standard). Gli standard sono sciolti in acqua ultrapura, la concentrazione dovrebbe essere circa pari a 5 mg/ml. Il volume di iniezione è pari a 20 μl.

- Campioni di controllo qualità: è usata lignina con distribuzione Mw nota.

Attrezzatura e strumenti

- Autocampionatore Dionex Ultimate 3000, comparto a colonne e pompa

- Rivelatore a Serie di Diodi Dionex Ultimate 3000

- Rivelatore di Indice di Riflessione: Shodex RI-101

- Colonne: colonne PSS MCX: precolonna e due colonne analitiche: 1000 Å e 100000 Å, il materiale di colonna è una matrice copolimerica di divinilbenzene solfonato.

- Filtri a siringa 0,45 μm e bottiglie di campionamento in vetro per campioni STD. Filtrazione campioni:

Dispositivo filtrante senza siringhe Mini-Uniprep in PTFE o Nylon, 0,45 μm. Per la prefiltrazione è necessario un filtro a siringa da 5 μm.

- Bottiglie di misurazione

Procedura

- Preparazione dell'eluente

Idealmente, l'acqua usata per preparare gli eluenti dovrebbe essere acqua deionizzata di alta qualità e bassa resistività (18 MΩycm o migliore) contenente la minore quantità possibile di biossido di carbonio disciolto. L'acqua deve essere priva di contaminazione biologica (ad es., batteri e muffe) e di particolato.

- Lavaggio ad aghi con 10 % MeOH-acqua

- Campioni liquidi

I campioni di liquor alcalino forte sono diluiti 1:100 e filtrati con filtri a siringa PTFE (0,45 μm) in fiale. I campioni solidi di lignina sono diluiti e sciolti in 0,1 M di NaOH nonché filtrati con filtri a siringa PTFE, 0,45 μm. I campioni pronti sono caricati nell'autocampionatore. Il volume di iniezione è pari a 20 μl. Dopo i campioni, 1 M di NaOH è iniettato quale campione per pulire la colonna.

Parametri strumenti:

- Portata 0,5 ml/min

- Eluente 0,1 M di NaOH

- Temperatura forno colonna 30°C

- Esecuzione isocratica

- Tempo di esecuzione 48 minuti

- Campioni solidi

I campioni solidi (lignina) sono essiccati durante la notte in un forno a 60°C, qualora necessario. Sono pesati circa 10 mg in una bottiglia di misurazione da 10 ml. Il campione è sciolto e diluito in 0,1 M di soluzione di NaOH ed inserito in una provetta capillare marcata. Il campione è filtrato con filtri PTFE, 0,45 μm. Qualora il campione non si sciolga correttamente, esso può essere posto in un bagno d'acqua a ultrasuoni o il campione può essere filtrato tramite un filtro a siringa da 5 μm.

- Campioni standard per taratura

Circa 50 mg di ogni standard sono pesati in una bottiglia di misurazione da 10 ml ed è aggiunta acqua ultrapura, il tutto è inserito in una provetta capillare marcata. Gli standard sono filtrati con filtri a siringa PTFE da 0,45 μm. Dopo l'esecuzione dei campioni di taratura, i risultati della taratura sono integrati ed elaborati nel procedimento di elaborazione e salvati. La taratura è taratura lineare di primo grado. - Campioni di controllo qualità

Relativamente ai campioni di lignina, lignina con distribuzione Mw nota è usata quale campione di controllo qualità. La lignina è sciolta in 0,1 M di NaOH e la concentrazione è pari a circa 1 mg/ml.

ESEMPIO 1.

Lignina organosolv ottenuta da legno di faggio (Fagus sylvatica) è stata sottoposta a depolimerizzazione catalitica ("BCD"). Il processo di BCD è eseguito a 280°C e 250 bar per 8 minuti con un pH di 12-14. Il prodotto di lignina risultante consisteva in una frazione liquida ed una frazione solida.

Tali frazioni sono poi state separate.

La frazione liquida di lignina era un olio e presentava le caratteristiche seguenti:

Singola Specie: Fagus sylvatica

Mw 100-300 Da (1-2 unità di fenilpropano)

fenoli 0%

guaiacoli 15-20%

siringoli 50-60%

catecoli e metossicatecoli 5-10%

oligomeri/sconosciuti 15-30%

La frazione solida di lignina presentava le caratteristiche seguenti:

Singola Specie: Fagus sylvatica

Mw 800-1.500 Da (4-8 unità di fenilpropano)

Mn 300-700 Da (2-4 unità di fenilpropano)

Strutture dei gruppi OH:

alifatico 0,2-0,4 mmol/g

carbossilico 0,3-0,5 mmol/g

condensato e siringile 1,0-2,0 mmol/g

guaiacile 0,4 mmol/g

catecolico e p-OH-fenile 1,0-1,8 mmol/g

Tale frazione solida di lignina è denominata brevemente “MMW”.

ESEMPIO 2.

La frazione di lignina seguente è stata stratta da liquor nero Kraft, detta frazione di lignina presentando le caratteristiche seguenti:

> 95% di solidi totali

Singola Specie: Pinus echinata

Mw 4400-5000 Da (24-28 unità di fenilpropano)

Mn 1200-1300 Da (6-7 unità di fenilpropano)

Strutture dei gruppi OH:

alifatico 2,1 mmol/g

carbossilico 0,5 mmol/g

condensato e siringile 1,7 mmol/g

guaiacile 2,0 mmol/g

catecolico e p-OH-fenile 4,0 mmol/g

Tale frazione solida di lignina è denominata brevemente “HMW”.

Strumenti usati nei seguenti esempi pratici:

- Plasma accoppiato induttivamente (ICP)

- Analisi per diffrazione di raggi X su polveri (XRPD)

- Microscopia elettronica a scansione ambientale (ESEM)

- Analisi di dispersione di energia dei raggi X (EDX)

- Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)

Il contenuto di rame è stato misurato tramite analisi di spettrometria di emissione atomica con plasma accoppiato induttivamente (ICP-AES). 100 mg di campione solido sono stati sospesi in 5 mL di HNO3 65% ed 1 mL di H2O2 30%, poi digeriti in un microonde Milestone MLS-1200 MEGA (sequenza di digestione: 1 min a 250 watt, 1 min a 0 watt, 5 min a 250 watt, 5 min a 400 watt, 5 min a 650 watt, 5 min di raffreddamento). Le soluzioni sono state diluite a 50 mL con acqua bidistillata ed analizzate utilizzando uno spettrometro ad emissione JY 2501 con induzione di plasma accoppiato in configurazione radiale HORIBA Jobin Yvon (Kyoto, Giappone), modello ULTIMA2. Caratteristiche strumentali: monocromatore Modello JY 2501; lunghezza focale 1 m; risoluzione 5 pm; flusso di azoto 2 l/min. Fonte ICP: nebulizzatore Meinhard, camera di spruzzatura ciclonica; flusso di argo 12 l/min; intervallo lunghezze d'onda 160-785 nm; temperatura tavolo ottico 32 °C. La lunghezza d'onda utilizzata per l'analisi quantitativa è stata scelta esaminando la linea di emissione con intensità relativa maggiore, garantendo l'assenza di interferenza spettrale con le linee di emissione dell'argo. Parametri di acquisizione: lunghezza d'onda Cu (nm): 224.700; Tensione (V): 580; guadagno: 100. L'analisi quantitativa è stata effettuata dopo l'acquisizione di una linea di taratura usando soluzioni standard in HNO3 al 10%, allo scopo di simulare l'acidità finale dei campioni; l'intervallo di concentrazione degli standard variava da 1 mg/L a 100 mg/L. L'acquisizione dati e l'elaborazione sono state eseguite utilizzando il software ICP JY v 5.2 (Jobin Yvon).

Gli spettri infrarossi (IR) sono stati registrati con uno spettrofotometro Nicolet 5PCFT-IR dotato di accessorio ATR, intervallo 4000-400 cm-1. Le aliquote dei campioni sono state polverizzate in un mortaio prima dell'acquisizione dei dati.

L'analisi di diffrazione di raggi X su polveri (PXRD) è stata eseguita su un diffrattometro Thermo ARL X’tra con radiazione Cu Kα.

Gli esperimenti di diffrazione elettronica sono stati eseguiti usando un microscopio elettronico a trasmissione (TEM) Philips TECNAI F20 funzionante a 200 kV. I campioni sono stati macinati, sospesi in alcool isopropilico ed in seguito alcune gocce della soluzione sono state fatte evaporare su una griglia in rame o oro rivestita con un film in carbonio amorfo.

L'analisi ESEM è stata eseguita con uno strumento Quanta™ 250 FEG (FEI, Hillsboro, OR) dotato di uno spettrometro di dispersione di energia (EDS) per microanalisi a raggi X (Bruker Nano GmbH, Berlino, Germania), funzionante in modalità di vuoto basso (70Pa). L'EDS presenta un Rivelatore QUANTAX XFlash® 6 | 30 con risoluzione di energia ≤126 eV FWHM a Mn Kα.

ESEMPIO 3.

1g di HMW dell'Esempio 2 è stato miscelato con una soluzione acquosa di CuSO4·5H2O, come mostrato nella Tabella che segue:

Es. HMW CuSO4·5H2O

3a 1,0 g 0,12 g

3b 1,0 g 0,25 g

3c 1,0 g 0,50 g

3d 1,0 g 0,80 g

3e 1,0 g 1,12 g

3f 1,0 g 2,75 g

Il pH è stato regolato a 7-8 usando 1 M di NaOH, aggiunto a gocce. La miscela è stata agitata per 24 ore a temperatura ambiente, poi la frazione solida è stata eliminata tramite filtrazione, lavata con acqua ed essiccata con aria. La polvere è stata essiccata in forno a 70-80°C; la perdita di peso è stata pari al 5% in media.

Il materiale ibrido organico-inorganico risultante era caratterizzato da:

- Plasma accoppiato induttivamente (ICP) per determinare il contenuto di metallo dopo la digestione a microonde della polvere

- Analisi per diffrazione di raggi X su polveri (XRPD)

- Microscopia elettronica a scansione ambientale (ESEM)

- Analisi di dispersione di energia dei raggi X (EDX)

- Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)

L'analisi ICP ha rivelato, per ogni campione di materiale ibrido organico-inorganico preparato, il contenuto di metallo seguente:

Es. Contenuto di Cu Materiale ibrido organicoinorganico

3a 2,3 % in peso HMW-Cu 2%

3b 4,3 % in peso HMW-Cu 4%

3c 9,8 % in peso HMW-Cu 10%

3d 14,3 % in peso HMW-Cu 14%

3e 17,3 % in peso HMW-Cu 17%

3f 41,7 % in peso HMW-Cu 42%

Le analisi XRPD e TEM hanno rivelato la presenza esclusiva, in tutti i campioni testati, della stessa fase contenente rame, indipendentemente dalla % di rame caricata nel materiale ibrido organico-inorganico (Figura 1).

Un confronto fra i grafici XRPD ed un database mineralogico [Helliwell, M.; Smith, J. V. Brochantite. Acta crystallog. C, 1997, 53, 1369-1371] ha consentito di identificare la fase minerale ricorrente quale Brochantite, con formula chimica Cu4SO4(OH)6, incorporata nella matrice di lignina (Figura 2, la quale mostra la sovrapposizione corrispondente fra HMW-Cu 42% e Brochantite).

L'analisi ESEM è stata eseguita su campioni contenenti un contenuto di metallo variabile. A titolo di esempio, nella Figura 3 sono riportate le immagini di un campione contenente il 17 % in peso di rame (HMW-Cu 17%) quale Brochantite, con unità di scala da 20 μm a 10 μm.

L'analisi EDX ha confermato la presenza di rame; muovendosi sulla superficie dei granuli, il metallo appare distribuito omogeneamente su tutti i granuli. La Figura 4 è uno spettro EDX che mostra il risultato dell'analisi elementare in situ su un punto del granulo di HMW-Cu 17%.

L'analisi TEM è stata utilizzata per analizzare i campioni di HMW-Cu con diverso contenuto di rame. Tale tecnica consente di acquisire immagini nanometriche ed anche di generare in situ modelli di diffrazione elettronica. Le immagini sono state raccolte in modalità a campo chiaro e modalità STEM (Scanning Microscopia elettronica a trasmissione).

A titolo esemplificativo, nella Figura 5, le immagini sia a campo chiaro, sia in modalità STEM sono riportate per un campione contenente il 14% di rame (HMW-Cu 14%) quale Brochantite, come statuito tramite l'ICP.

Piccoli stick (scala nanometrica) sono mescolati con la matrice di lignina granulare. I modelli di diffrazione mostrano che tali stick sono piccoli cristalli di Brochantite. Gli stick presentano una larghezza di 25 nm (in media).

L'analisi TEM è stata eseguita anche su un campione contenente il 2% di rame (HMW-Cu 2%), come determinato tramite l'ICP. In tal caso, le immagini (Figura 6) mostrano la presenza di sfere nanometriche disperse sui granuli. Le sfere, con un diametro di circa 10 nm, sono apparse composte da Brochantite, come determinato dal modello di diffrazione elettronica raccolto in situ.

Rilascio del metallo in acqua in corrispondenza di diversi valori del pH

Allo scopo di testare il rilascio del metallo in acqua in corrispondenza di diversi valori del pH, circa 250 mg di HMW-Cu 18% sono stati agitati in 25 mL di tampone per 24 ore a temperatura ambiente. I solidi sospesi sono stati eliminati tramite filtrazione per raccogliere il filtrato e, dopo l'essiccazione, il contenuto di metallo è stato determinato tramite l'ICP. I risultati sono riportati nella tabella seguente:

Peso (mg) mg Cu mg Cu in soluzione % rilascio pH 4 250 45 41 91 pH 5 251 45 42 93 pH 7 255 46 0,06 0,1 Acqua distillata 257 46 0,13 0,3

Il rilascio di rame in corrispondenza di pH acido è pressoché completo, mentre, con un pH neutro o in acqua distillata (pH 6-6,5) esso è trascurabile. Tali dati suggeriscono che, nell'applicazione agricola, il pH del terreno può avere una grande influenza sulle attività dei campioni e può essere ottenuto un rilascio controllato quale funzione del pH.

ESEMPIO 4.

1g di MMW dell'Esempio 1 è stato miscelato con una soluzione acquosa di CuSO4·5H2O, come mostrato nella Tabella che segue:

Es. MMW CuSO4·5H2O

4a 1,0 g 0,12 g

4b 1,0 g 0,25 g

4c 1,0 g 0,5 g

4d 1,0 g 0,8 g

4e 1,0 g 1,12 g

Il pH è stato regolato a 7-8 usando 1 M di NaOH, aggiunto a gocce. La miscela è stata agitata per 24 ore a temperatura ambiente, poi il solido è stato eliminato mediante filtrazione e lavato con acqua, successivamente essiccato con aria. La polvere è stata ulteriormente essiccata in forno a 70-80°C; la perdita di peso è stata pari al 5% in media.

Il materiale ibrido organico-inorganico è stato caratterizzato da:

- Plasma accoppiato induttivamente (ICP) per determinate il contenuto di metallo dopo la digestione a microonde della polvere;

- Analisi per diffrazione di raggi X su polveri (XRPD)

- Microscopia elettronica a scansione ambientale (ESEM)

- Analisi di dispersione di energia dei raggi X (EDX)

- Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)

L'analisi ICP h rivelato, per ogni campione of materiale ibrido organico-inorganico preparato, il contenuto di metallo seguente:

Es. Contenuto di Cu Materiale ibrido organicoinorganico

4a 2,2 % in peso MMW-Cu 2%

4b 4,1 % in peso MMW-Cu 4%

4c 9,7 % in peso MMW-Cu 10%

4d 14,4 % in peso MMW-Cu 14%

4e 17,9 % in peso MMW-Cu 18%

Le analisi XRPD e TEM hanno rivelato la presenza esclusiva in tutti i campioni testati della stessa fase contenente rame, indipendentemente dalla % di rame caricata nel materiale ibrido organico-inorganico. La fase cristallina è la stessa così come descritta nell'Esempio 3 (Figura 8). Un confronto fra i grafici XRPD ed un database mineralogico [Helliwell, M.; Smith, J. V. Brochantite. Acta crystallog. C, 1997, 53, 1369-1371] ha consentito di identificare la fase minerale ricorrente quale Brochantite, con formula chimica Cu4SO4(OH)6, incorporata nella matrice di lignina.

L'analisi ESEM è stata eseguita su campioni contenenti un contenuto di metallo variabile. A titolo esemplificativo, nella Figura 8 sono riportate le immagini di un campione contenente il 18% di rame (MMW-Cu 18%) quale Brochantite, con unità di scala da 100 μm a 2 μm.

L'analisi EDX ha confermato la presenza di rame; muovendosi sulla superficie dei granuli, il metallo appare distribuito su tutti i granuli. La Figura 9 è uno spettro che mostra il risultato dell'analisi elementare in situ su un punto del granulo di MMW-Cu 18%.

L'analisi TEM è stata eseguita su un campione contenente il 14% di rame (MMW-Cu 14%), come determinato tramite l'ICP.

Sono state utilizzate immagini ad alta risoluzione ed a contrasto di fase (HREM), tecniche di diffrazione elettronica sull'area selezionata (SAED) e tecniche di spettroscopia a dispersione di energia dei raggi X (EDX). Nella Figura 10, un cristallo di MMW-Cu 14% può essere osservato su un'unità di scala di 20 nm. L'analisi SAED ha confermato che la fase cristallina è Brochantite.

Nella Figura 11, è mostrata un'immagine STEM di un cristallo di Brochantite incorporato nella matrice MMW (MMW-Cu 15%), con microanalisi a raggi X sull'area selezionata.

Nella Figura 12, sono mostrati cristalli di Brochantite (in bianco) in MMW-Cu 14%. Rilascio del metallo in acqua in corrispondenza di diversi valori del pH

Allo scopo di testare il rilascio del metallo in acqua in corrispondenza di diversi valori del pH, circa 250 mg di MMW-Cu 18% sono stati agitati in 25 mL di tampone per 24 ore a temperatura ambiente. I solidi sospesi sono stati eliminati tramite filtrazione per raccogliere il filtrato e, dopo l'essiccazione, il contenuto di metallo è stato determinato tramite l'ICP. I risultati sono riportati nella tabella seguente:

Peso (mg) mg Cu mg Cu in soluzione % rilascio pH 4 257 46 41 89 pH 5 250 45 36 80 pH 7 255 46 0,07 0,1

Acqua distillata 260 46 0,05 0,1

Il rilascio di rame in corrispondenza di un pH acido è pressoché completo, mentre, in corrispondenza di un pH neutro in acqua distillata (pH 6-6,5) esso è trascurabile. Tali dati suggeriscono che, nell'applicazione agricola, il pH del terreno può avere una grande influenza sulle attività dei campioni e può essere ottenuto un rilascio controllato quale funzione del pH.

ESEMPIO 5.

1g di HMW dell'Esempio 2 è stato miscelato con una soluzione acquosa di Cu(NO3)2·3H2O, come mostrato nella Tabella che segue:

Es. HMW Cu(NO3)2·3H2O

5a 1,0 g 0,5 g

5b 1,0 g 1,2 g

Il pH è stato regolato a 7-8 tramite l'utilizzo di 1 M di NaOH, aggiunto a gocce. La miscela è stata agitata per 24 ore a temperatura ambiente, poi il solido è stato eliminato tramite filtrazione e lavato con acqua, in seguito essiccato con aria. La polvere è stata ulteriormente essiccata in forno a 70-80°C; la perdita di peso è stata circa pari al 5%. Il materiale ibrido organico-inorganico risultante era caratterizzato da:

- Plasma accoppiato induttivamente (ICP) allo scopo di determinare il contenuto di metallo dopo la digestione a microonde della polvere;

- Analisi per diffrazione di raggi X su polveri (XRPD)

Es. Contenuto di Cu Materiale ibrido organicoinorganico

5a 11,3 % in peso HMW-Cu 11%

5b 24,4 % in peso HMW-Cu 24%

Le analisi XRPD hanno mostrato la comparsa di una fase minerale, la stessa nei campioni preparati, indipendentemente dal rapporto lignina/sale (Figura 13). Un confronto fra tali grafici XRPD ed il database mineralogico Helliwell, M.; Smith, J. V. Brochantite. Acta crystallog. C, 1997, 53, 1369-1371 ha consentito di identificare la fase minerale ricorrente quale gerhardtite, con formula Cu2(OH)3NO3.

ESEMPIO 6A.

Nell'ottica di un graduale aumento industriale della preparazione dei campioni, sono state effettuate le preparazioni delle sintesi meccanochimiche (condizioni prive di solventi). 1 g di HMW e 1,2 g di CuSO4·5H2O nella loro forma di polvere sono stati macinati vigorosamente insieme in un mulino a sfere planetario, in presenza di NaOH (300 mg).

E' stato utilizzato un vaso di macinazione in agata, dotato di sfere dello stesso materiale. Il campione è stato raccolto e lavato con acqua, allo scopo di rimuovere le tracce di sale che non ha reagito. E' stata eseguita l'analisi XRPD dei materiali ibridi organiciinorganici, la quale ha indicato la formazione di Brochantite (Figura 14).

ESEMPIO 6B.

Nell'ottica di un graduale aumento industriale della preparazione dei campioni, sono state effettuate le sintesi meccanochimiche (condizioni prive di solventi). 1 g di HMW ed 1,2 g di CuSO4·5H2O nella loro forma di polvere sono stati macinati vigorosamente insieme in un mulino a sfere planetario, in presenza di Ca(OH)2 (280 mg).

È stato utilizzato un vaso di macinazione in agata, dotato di sfere dello stesso materiale. Il campione è stato raccolto e lavato con acqua, allo scopo di rimuovere le tracce di sale che non ha reagito. È stata eseguita l'analisi XRPD degli aggregati risultanti, la quale ha indicato la formazione di Brochantite e di gesso (CaSO4·2H2O).

ESEMPIO 7.

1 g di MMW dell'Esempio 1 e 1,2 g di CuSO4·5H2O nella loro forma di polvere sono stati macinati vigorosamente insieme in un mulino a sfere planetario in presenza di NaOH (300 mg).

È stato utilizzato un vaso di macinazione in agata, dotato di sfere dello stesso materiale. Il campione è stato raccolto e lavato con acqua, allo scopo di rimuovere le tracce di sale che non ha reagito. È stata eseguita l'analisi XRPD dei campioni, la quale ha indicato la formazione di Brochantite (Figura 15).

ESEMPIO 8.

1g di HMW dell'Esempio 2 è stato miscelato con una soluzione acquosa di FeSO4·7H2O, come mostrato nella Tabella seguente:

Es. HMW FeSO4·7H2O

8a 1,0 g 0,25 g

8b 1,0 g 0,5 g

8c 1,0 g 0,8 g

8d 1,0 g 1,2 g

Due equivalenti di 1 M di NaOH sono stati aggiunti gradualmente a gocce. La miscela è stata agitata per 24 ore a temperatura ambiente, poi il solido è stato filtrato e lavato con acqua, successivamente essiccato con aria; il solido è stato ulteriormente essiccato in forno a 80°C per 30 ore.

Es. Contenuto di Fe Materiale ibrido

organico-inorganico

8a 5,7 % in peso HMW-Fe 6%

8b 7,8 % in peso HMW-Fe 8 %

8c 15,1 % in peso HMW-Fe 15%

8d 20,2 % in peso HMW-Fe 20%

Le analisi XRPD hanno rivelato la presenza di una fase cristallina, anche se la maggior parte dei campioni indicava una cristallinità bassa (Figura 16).

Un confronto fra i grafici XRPD ed il database mineralogico [Helliwell, M.; Smith, J. V. Brochantite. Acta crystallog. C, 1997, 53, 1369-1371] ha consentito di ipotizzare che la fase minerale sia FeO(OH), cristallizzata quale miscela di due polimorfi, specificamente Goethite e Lepidocrocite (Figura 17).

Rilascio del metallo in acqua in corrispondenza di diversi valori del pH

Allo scopo di testare il rilascio del metallo in acqua in corrispondenza di diversi pH, aliquote dei campioni contenenti il 20% di Fe (HMW-Fe 20%) sono state agitate in acqua o tampone per 2 ore a temperatura ambiente. I solidi sospesi sono stati eliminati tramite filtrazione per raccogliere il filtrato, il quale è stato analizzato tramite l'ICP per determinare il contenuto di ferro. I risultati sono riportati nella tabella che segue. In modo interessante, il ferro caricato appare stabile in corrispondenza di pH acido e neutro.

Campione Peso (mg) mg Fe mg Fe in soluzione % rilascio pH 4 HMW-Fe 20% 194,90 40,3 0,223 0,6 pH 7 HMW-Fe 20% 149,64 31,0 0,0050 0,02 Acqua distillata HMW-Fe 20% 205,82 42,6 0,0146 0,03

ESEMPIO 9.

Attività Antimicrobica

L'attività antimicrobica dei materiali ibridi organici-inorganici della presente invenzione è stata valutata tramite test in vitro di suscettibilità antimicrobica con metodo di microdiluizione in brodo e metodo di agar diluizione (protocollo CLSI - Clinical and Laboratory Standards Institute). Lo scopo era quello di misurare quantitativamente l'attività in vitro dei materiali ibridi organici-inorganici rispetto ad un isolato microbico dato e, quindi, di individuare la concentrazione minima inibitoria.

E' stata utilizzata l'analisi di agar diluizione: i materiali ibridi organici-inorganici sono stati incorporati, a diverse concentrazioni, nel mezzo agar (specifico per ogni microorganismo) e, successivamente alla solidificazione del mezzo, l'inoculo (104 CFU/ml per i funghi e 105 CFU/ml per i batteri) è stato applicato alla superficie dell'agar.

Analisi di microdiluizione in brodo: i materiali ibridi organici-inorganici sono stati diluiti in mezzi liquidi specifici in presenza di una sospensione microbica ben definita (104 CFU/ml per i funghi e 105 CFU/ml per i batteri).

Nell'analisi di microdiluizione in brodo, i materiali ibridi organici-inorganici sono stati diluiti in mezzi liquidi specifici, ma sono risultati insolubili con la formazione di precipitati sul fondo dei pozzetti, di conseguenza la MIC (concentrazione minima inibitoria) è stata principalmente determinata con l'analisi di agar diluizione.

I materiali ibridi organici-inorganici testati erano:

- Lignina - Peso molecolare elevato (HMW)

- Lignina - Peso molecolare medio (MMW)

- Idrossido di rame (rame)

- HMW-Cu con 2,6% di contenuto di rame (peso/peso) (HMW-Cu 2)

- HMW-Cu con 5,6% di contenuto di rame (peso/peso) (HMW-Cu 6)

- HMW con 10% di contenuto di rame (peso/peso) (HMW-Cu 10)

- MMW con 2,2% di contenuto di rame (peso/peso) (MMW-Cu 2)

- MMW con 4% di contenuto di rame (peso/peso) (MMW-Cu 4)

- MMW con 9,3% di contenuto di rame (peso/peso) (MMW-Cu 9)

Le MIC sono state determinate per i seguenti microorganismi nocivi e patogeni:

Batteri e funghi (screening di base e correlato agli alimenti):

Escherichia coli

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus aureus

Salmonella enteriditis

Campylobacter jejuni

Candida albicans

Batteri e funghi (screening specifico in biocontrollo):

Erwinia amylovora

Pseudomonas syringae pv. actinidiae

Xanthomonas arboricola pv. pruni

Xanthomonas campestris

Alternaria solani

Botritis cinerea

Fusarium solani

Rizoctonia solani

Monilia laxa

Septoria tritici

Sono stati preparati due controlli per i test: un controllo positivo di attività attraverso l'uso di Miconazolo (contro i funghi) e di Ceftriaxone (contro i batteri).

Tutti i test sono stati ripetuti tre volte, fornendo risultati di inibizione molto simili.

I risultati sono riportati nelle tabelle seguenti. Fra parentesi, la concentrazione (g/l) del rame rispetto al corrispondente derivato rame-lignina. Relativamente al solfato di rame pentaidrato (rame) ed all'idrossido di rame (rame 2) le MIC si riferiscono alla concentrazione di rame (g/l):

Materiale ibrido

organico- E. coli S. enteridis P. aeruginosa S. aureus C. jejuni C. albicans inorganico

MIC (g/l)

ESEMPIO 10.

VALUTAZIONE SUL CAMPO DELL'EFFICACIA E DELLA SELETTIVITÀ DEL

MATERIALE IBRIDO ORGANICO-INORGANICO DELL'ESEMPIO HMW-Cu 10

RISPETTO ALLA BOTRYTIS CINEREA SULLE FRAGOLE IN CONDIZIONI DI

SERRA

Condizioni sperimentali:

Informazioni coltura:

Programma di applicazione e Descrizione dei prodotti:

Risultati

Sommario n.1 – Percentuale di frutti attaccati ed efficacia dei trattamenti contro la Botrytis cinerea

Sommario n. 2 – Peso dei frutti attaccati e sani e percentuale dei frutti attaccati nei trattamenti contro la Botrytis cinerea in data 28/05/2018

I risultati riportati in precedenza evidenziano che il materiale ibrido organico-inorganico dell'invenzione è sorprendentemente in grado di agire in modo efficace contro la Botrytis cinerea, al contempo riducendo in modo significativo la quantità complessiva di Cu, ovvero di un metallo pesante, da utilizzare.

ESEMPIO 11.

VALUTAZIONE SUL CAMPO DELL'EFFICACIA E DELLA SELETTIVITÀ DEL

MATERIALE IBRIDO ORGANICO-INORGANICO DELL'ESEMPIO HMW-Cu10 RISPETTO A DIVERSI BATTERI E PATOLOGIE DEI POMODORI IN SERRA

Condizioni sperimentali:

Informazioni coltura:

Programma di applicazione e Descrizione dei prodotti:

Risultati

Il campione HMW-Cu 10 è stato testato e confrontato con un prodotto a base di Cu in commercio, ovvero Coprantol, allo scopo di valutare l'efficacia nel controllo di un'infezione batterica provocata da Rizoctonia solani su una coltivazione di pomodori in serra.

Le quantità testate di Cu sono state rispettivamente:

600 g/ha per il Coprantol

100 g/ha per HMW-Cu 10

30 g/ha per HMW-Cu 10

Come mostrato chiaramente nella Figura 18, entrambi i test con HMW-Cu 10 hanno evidenziato, inaspettatamente e sorprendentemente, un'efficacia superiore rispetto al Coprantol, nonostante le quantità molto basse utilizzate, ovvero più basse di 6 e 20 volte rispetto alla quantità di Coprantol.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Materiale ibrido organico-inorganico comprendente un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui: - il composto metallico è selezionato da idrossido metallico, ossido metallico, alogenuro metallico, solfato metallico, nitrato metallico, gluconato metallico, ossicloruro metallico, acetato metallico, carbonato metallico, silicato metallico, alluminosilicato metallico e rispettive combinazioni, ed il metallo è selezionato da Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Au, Al, Bi, As e rispettive miscele, - la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale fino a 10.000 Dalton, come misurato tramite Cromatografia di Esclusione Molecolare, detti frammenti comprendenti fino a 55 unità di fenilpropano su media ponderale, ed in cui il composto metallico è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 50% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico.
2. Il materiale ibrido di rivendicazione 1, in cui detto metallo è selezionato da Mg, Ca, Ti, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Al e rispettive miscele, preferibilmente è Cu, Fe o una rispettiva miscela.
3. Il materiale ibrido di rivendicazione 1 o 2, in cui il composto metallico comprende brochantite, gerhardtite, goethite, lepidocrocite o una rispettiva miscela, preferibilmente comprende brochantite.
4. Il materiale ibrido di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale da 150 Dalton a 6.000 Dalton, come misurato tramite Cromatografia di Esclusione Molecolare, preferibilmente aventi un peso molecolare medio ponderale da 250 Dalton a 5.000 Dalton, più preferibilmente aventi un peso molecolare medio ponderale da 500 Dalton a 2.500 Dalton.
5. Il materiale ibrido di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui detta frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio numerico fino a 2.000 Dalton, come misurato tramite Cromatografia di Esclusione Molecolare, preferibilmente aventi un peso molecolare medio numerico fino a 1.500 Dalton, più preferibilmente aventi un peso molecolare medio numerico da 150 Dalton a 1.300 Dalton.
6. Il materiale ibrido di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui detto materiale ibrido comprende un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui: - il composto metallico è selezionato da idrossido metallico, ossido metallico, alogenuro metallico, solfato metallico, nitrato metallico, gluconato metallico, acetato metallico, carbonato metallico, ossicloruro metallico e rispettive combinazioni, ed il metallo è selezionato da Mg, Ca, Ti, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Al e rispettive miscele, - la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale da 4.400 Dalton a 6.000 Dalton e 24-33 unità di fenilpropano su media ponderale, un peso molecolare medio numerico da 1.200 a 1.300 Dalton e 6-7 unità di fenilpropano su media numerica, ed in cui il composto metallico è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 50% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico, o detto materiale ibrido comprende un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui: - il composto metallico è selezionato da idrossido metallico, ossido metallico, alogenuro metallico, solfato metallico, nitrato metallico, gluconato metallico, acetato metallico, carbonato metallico, ossicloruro metallico e rispettive combinazioni, ed il metallo è selezionato da Mg, Ca, Ti, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Al e rispettive miscele, - la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale da 800 Dalton a 1.500 Dalton e 4-8 unità di fenilpropano su media ponderale, un peso molecolare medio numerico da 300 a 700 Dalton e 2-4 unità di fenilpropano su media numerica, ed in cui il metallo è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 50% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico.
7. Il materiale ibrido di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, in cui detto materiale ibrido comprende un composto metallico ed una frazione di lignina, in cui: - il composto metallico è selezionato da brochantite, gerhardtite, goethite, lepidocrocite o una rispettiva miscela, - la frazione di lignina comprende frammenti aventi un peso molecolare medio ponderale da 150 Dalton a 5.500 Dalton, detti frammenti comprendendo fino a 30 unità di fenilpropano su media ponderale, e comprende frammenti aventi un peso molecolare medio numerico fino a 2.000 Dalton, detti frammenti comprendendo fino a 11 unità di fenilpropano su media numerica, ed in cui il metallo è incorporato nella frazione di lignina in quantità fino a 40% in peso, sulla base del peso del materiale ibrido organico-inorganico.
8. Processo per la preparazione del materiale ibrido organico-inorganico di rivendicazione 1, detto processo comprendendo le fasi di: i) fornire una soluzione acquosa di un composto metallico, ii) aggiungere la frazione di lignina e miscelare per almeno 1 ora, iii) aggiustare il pH a 7-8, tramite aggiunta di una base, e iv) recuperare ed essiccare il materiale ibrido organico-inorganico risultante, o a) fornire un composto metallico e la frazione di lignina in forma di polvere ed essiccata, b) aggiungere una base, in tal modo ottenendo una miscela solida, c) macinare la miscela solida in a mulino a sfere planetario, d) raccogliere il materiale ibrido organico-inorganico risultante.
9. Uso del materiale ibrido organico-inorganico di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7 quale agente antimicrobico in agricoltura.
10. Prodotto agrochimico comprendente il materiale ibrido organico-inorganico di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7 e additivi agrochimici.
11. Il prodotto agrochimico di rivendicazione 10, comprendente detto materiale ibrido organico-inorganico in quantità tale da presentare una concentrazione di metallo di 5-200 grammi per litro di prodotto agrochimico.
12. Uso del materiale ibrido organico-inorganico di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7 quale agente antimicrobico negli alimenti umani ed animali.
13. Prodotto alimentare comprendente il materiale ibrido organico-inorganico di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7 ed adatti ingredienti alimentari.
14. Integratore alimentare comprendente il materiale ibrido organico-inorganico di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7 ed adatti veicoli alimentari.
15. L’integratore alimentare di rivendicazione 14, ulteriormente comprendente almeno un acido resinico.
16. L’integratore alimentare di rivendicazione 15, comprendente fino a 10% in peso di detto almeno un acido resinico, preferibilmente fino a 7% in peso, sul peso dell'integratore alimentare.
17. L’integratore alimentare di una qualsiasi delle rivendicazioni 14-16, ulteriormente comprendente almeno un sale alcalino o alcalino-terroso di acido grasso C12-C24, almeno un olio grasso, o una rispettiva miscela.
18. L’integratore alimentare di rivendicazione 17, comprendente detto almeno un sale alcalino o alcalino-terroso di acido grasso C12-C24, almeno un olio grasso, o una rispettiva miscela, in concentrazione di 1-100 kg per tonnellata di integratore alimentare.
19. Il prodotto alimentare di rivendicazione 13 o l’integratore alimentare di una qualsiasi delle rivendicazioni 14-18, da utilizzare quale agente antimicrobico nell'alimentazione del bestiame o negli alimenti per animali domestici.