Biopolímeros fermentativos
Produção microbiana de polihidroxialcanoatos biodegradáveis em biorreatores de aço inoxidável — projetados para uma fermentação robusta, estéril e escalável, incluindo a via de fermentação gasosa que transforma CO₂ em plástico.
O desafio
Os polihidroxialcanoatos (PHA) e o poli-3-hidroxibutirato (PHB) são poliésteres totalmente biodegradáveis que as bactérias acumulam dentro da célula como reserva de carbono e energia. Transformar essa biologia em material industrial é exigente: o organismo é levado a alta densidade e depois empurrado para uma fase de acumulação de polímero, tudo sob esterilidade estrita e controlo apertado de pH, oxigénio dissolvido e alimentação. Na via mais ambiciosa, a fonte de carbono é o próprio CO₂ — bactérias oxidantes de hidrogénio como a Cupriavidus necator fixam CO₂ (com H₂) em PHA, o que acrescenta manuseamento de gases inflamáveis e restrições de transferência de massa [1][2].
À escala de produção isto é trabalho do aço inoxidável, não do vidro: o processo exige esterilização a vapor no local, resistência à pressão, limpeza robusta e uma construção durável de grau GMP que um biorreator de vidro não pode oferecer.
A tecnologia VINCI aplicada — biorreator em aço inoxidável
A tecnologia de referência é um biorreator agitado (ou de fermentação gasosa) em aço inoxidável 316L, construído para a pressão, a esterilidade e a escala que a produção industrial de biopolímeros exige.
- Porque aqui aço e não vidro. Os biorreatores de vidro servem para a visibilidade e os pequenos volumes de laboratório; o PHA de produção exige esterilização SIP, resistência à pressão, CIP agressivo e durabilidade industrial — todas propriedades do aço inoxidável.
- Fermentação de alta densidade. Transferência eficiente de oxigénio (e, na fermentação gasosa, de H₂/CO₂) para sustentar a fase de crescimento e depois a de acumulação de polímero.
- Preparado para fermentação gasosa. Configurável para substratos C1/gasosos (CO₂ + H₂), com a gestão de gases e os controlos que essa via exige.
- SIP/CIP + Bioflex™. Esterilização e limpeza integradas, com controlo por receitas automatizado e auditável para lotes reprodutíveis.
Da investigação à produção, uma só plataforma
Os mesmos parâmetros e receitas Bioflex™ acompanham-no da bancada à escala industrial, reduzindo o risco de transferência entre etapas.
Biorreatores e fermentadores esterilizáveis in situ para I&D
Série BioSIP.
Ver o sistema →
Biorreatores e fermentadores esterilizáveis in situ, piloto e produção
Série BioFerm.
Ver o sistema →
Biorreatores e fermentadores esterilizáveis in situ de grande escala
Biorreatores personalizados.
Ver o sistema →Referências de desempenho
Os números abaixo são referências de literatura e de mercado para a área PHA-a-partir-de-CO₂ — não resultados da VINCI ou dos seus clientes.
- A via CO₂ → polímero biodegradável está comprovada. A Cupriavidus necator foi modificada para produzir copolímeros de PHA (por exemplo PHBHHx) diretamente a partir de CO₂ em cultivo controlado em reator [1][2].
- Biodegradável em ~1 ano. O PHA produzido a partir de CO₂ pode biodegradar-se em cerca de um ano, ao contrário dos plásticos convencionais [3].
- Grande potencial de mercado. Prevê-se que a procura de PHA se aproxime de ~1 milhão de toneladas até 2030, contra uma produção mundial atual inferior a ~100 000 toneladas — um forte motor de escalamento [3].
Fontes científicas
- Production of P(3HB-co-3HHx) from CO₂ via pH-stat jar cultivation of an engineered Cupriavidus necator (PMC)
- Efficient production of high-concentration P(3HB-co-3HHx) from CO₂ employing recombinant Cupriavidus necator (PMC)
- Anthropocene Magazine — Chemists use bacteria to convert CO₂ in the air into bioplastic (market figures)
Vamos falar sobre o seu processo
Fale-nos da sua aplicação: a nossa equipa de engenharia responde em 24 horas.
Perguntas frequentes
Os poli-hidroxialcanoatos (PHA) são poliésteres que várias bactérias acumulam dentro da célula como reserva de carbono; o PHB (poli-hidroxibutirato) é o mais conhecido. Produzem-se por fermentação microbiana, alimentando a estirpe com uma fonte de carbono em condições que favorecem a acumulação do polímero, e o resultado é um bioplástico biodegradável de origem biológica. A via de fermentação gasosa usa CO₂ e H₂ como substrato em vez de um açúcar.
O vidro serve a bancada, onde contam a visibilidade do processo e os volumes pequenos. À escala de produção, o processo exige esterilização steam-in-place, contenção de pressão, limpeza agressiva e uma construção duradoura de grau industrial — condições que requerem aço inoxidável. Os ciclos SIP e CIP são integrados e geridos por receita, pelo que a esterilização se mantém verificável.