Fermentirani biopolimeri
Mikrobna proizvodnja biorazgradljivih polihidroksialkanoatov v bioreaktorjih iz nerjavnega jekla — zasnovanih za robustno, sterilno in razširljivo fermentacijo, vključno s potjo plinske fermentacije, ki CO₂ pretvori v plastiko.
Izziv
Polihidroksialkanoati (PHA) in poli-3-hidroksibutirat (PHB) so popolnoma biorazgradljivi poliestri, ki jih bakterije kopičijo v celici kot zalogo ogljika in energije. Pretvoriti to biologijo v industrijski material je zahtevno: organizem gojimo do visoke gostote, nato pa ga potisnemo v fazo kopičenja polimera, vse pod strogo sterilnostjo in tesnim nadzorom pH, raztopljenega kisika in dovajanja. V najbolj ambiciozni poti je vir ogljika CO₂ sam — vodik oksidirajoče bakterije, kot je Cupriavidus necator, vežejo CO₂ (z H₂) v PHA, kar dodaja ravnanje z vnetljivimi plini in omejitve prenosa snovi [1][2].
V proizvodnem obsegu je to naloga za nerjavno jeklo, ne za steklo: proces zahteva parno sterilizacijo na mestu, tlačno odpornost, robustno čiščenje in trajno konstrukcijo kakovosti GMP, ki je stekleni bioreaktor ne more zagotoviti.
Uporabljena tehnologija VINCI — bioreaktor iz nerjavnega jekla
Referenčna tehnologija je mešalni (ali plinsko-fermentacijski) bioreaktor iz nerjavnega jekla 316L, zgrajen za tlak, sterilnost in obseg, kakršne zahteva industrijska proizvodnja biopolimerov.
- Zakaj tu jeklo in ne steklo. Stekleni bioreaktorji ustrezajo vidljivosti in majhnim laboratorijskim volumnom; proizvodni PHA zahteva sterilizacijo SIP, tlačno odpornost, agresivni CIP in industrijsko vzdržljivost — vse lastnosti nerjavnega jekla.
- Fermentacija visoke gostote. Učinkovit prenos kisika (in pri plinski fermentaciji H₂/CO₂) za fazo rasti in nato fazo kopičenja polimera.
- Pripravljen za plinsko fermentacijo. Nastavljiv za substrate C1/plinske (CO₂ + H₂), z upravljanjem plinov in krmiljenjem, ki ju ta pot zahteva.
- SIP/CIP + Bioflex™. Integrirana sterilizacija in čiščenje z avtomatiziranim, revidirljivim krmiljenjem receptov za ponovljive serije.
Od raziskav do proizvodnje, ena platforma
Isti parametri in recepti Bioflex™ vas popeljejo od laboratorijske mize do industrijskega merila in zmanjšajo tveganje prenosa med stopnjami.
Bioreaktorji in fermentorji, sterilizabilni in situ, za R&R
Serija BioSIP.
Oglejte si sistem →
Bioreaktorji in fermentorji, sterilizabilni in situ, za pilot in proizvodnjo
Serija BioFerm.
Oglejte si sistem →
Velikoobsežni bioreaktorji in fermentorji, sterilizabilni in situ
Bioreaktorji po meri.
Oglejte si sistem →Merila zmogljivosti
Spodnje številke so literaturne in tržne reference za področje PHA-iz-CO₂ — ne rezultati VINCI ali njegovih strank.
- Pot CO₂ → biorazgradljivi polimer je dokazana. Cupriavidus necator je bila spremenjena, da proizvaja kopolimere PHA (npr. PHBHHx) neposredno iz CO₂ v nadzorovanem gojenju v reaktorju [1][2].
- Biorazgradljiv v ~1 letu. PHA, proizveden iz CO₂, lahko biorazgradi v približno enem letu, drugače kot običajne plastike [3].
- Velik tržni potencial. Povpraševanje po PHA naj bi se do leta 2030 približalo ~1 milijonu ton, pri trenutni svetovni proizvodnji pod ~100.000 ton — močno gonilo scale-upa [3].
Znanstveni viri
- 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)
Pogovorimo se o vašem procesu
Povejte nam o svoji aplikaciji: naša inženirska ekipa odgovori v 24 urah.
Pogosta vprašanja
Polihidroksialkanoati (PHA) so poliestri, ki jih številne bakterije kopičijo v celici kot zalogo ogljika; najbolj znan med njimi je PHB (polihidroksibutirat). Pridobivajo se s mikrobno fermentacijo: sev dobi vir ogljika v razmerah, ki spodbujajo kopičenje polimera, rezultat pa je biorazgradljiva bioplastika biološkega izvora. Pot plinske fermentacije namesto sladkorja uporablja CO₂ in H₂.
Steklo ustreza laboratoriju, kjer štejeta vpogled v proces in majhne prostornine. V proizvodnem merilu proces zahteva sterilizacijo steam-in-place, tesnjenje pod tlakom, agresivno čiščenje in trpežno konstrukcijo industrijske kakovosti — razmere, za katere je potrebno nerjavno jeklo. Cikla SIP in CIP sta vgrajena in vodena po receptu, zato sterilizacija ostaja preverljiva.