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Producir bioplasticos PHAs a partir de residuos agrícolas

WP4/ LISBP CATAR CRITT Agroressources/ Universidad de Lleida

Los bioplásticos PHAs son poliésteres producidos por microorganismos en condiciones de limitación nutricional. Para hacer esto, pueden usar una amplia variedad de fuentes de carbono. Actualmente, los procesos de producción de PHAs utilizan azúcares o aceites vegetales de recursos "nobles": remolacha, caña de azúcar, aceite de palma ... 

Por otro lado, aunque existe una gran diversidad de microorganismos capaces de producir PHAs, los métodos de producción actuales utilizan principalmente cepas puras seleccionadas que requieren condiciones de esterilidad estrictas. Sin embargo, el uso de sustratos nobles y cepas puras induce altos costes de producción que penalizan la producción de bioplásticos.

 

En el marco del proyecto BIOPLAST, para reducir estos costes, el LISBP desea implementar un modo de producción de bioplásticos basado en el uso de consorcios microbianos naturales, que no requieren condiciones de esterilidad, y fuentes de carbono económicas tales como residuos agrícolas. Un estudio de yacimientos de la zona POCTEFA ya ha permitido identificar varios recursos agrícolas, posibles sustratos para la producción de bioplásticos PHAs. El CATAR CRITT y la Universidad de Lleida han implementado las metodologías necesarias para extraer fracciones de interés de estos recursos.

 Utilizar consorcios microbianos naturales para reducir los costesEl LISBP se basa en la diversidad microbiana de los consorcios microbianos y el conocimiento en los métodos de manejar biorreactores para seleccionar microorganismos productores y orientar los consorcios hacia la acumulación de PHAs. Esto se realiza en condiciones no estériles, lo que reducirá los costes de producción.Dependiendo del modo de control de los biorreactores, es posible seleccionar microorganismos que producen PHAs mediante la aplicación de diversas limitaciones nutricionales (en nitrógeno, fósforo, oxígeno, etc.). Luego, al controlar la tasa de crecimiento y el suministro de sustrato carbonoso, es posible maximizar la producción de PHAs.Las condiciones impuestas en los biorreactores inducen un cambio en la diversidad microbiana de los consorcios microbianos. El LISBP está trabajando en este aspecto amplificando y secuenciando el gen que codifica el ARNr 16S. Objetivo: identificar las especies microbianas involucradas. Los PHAs producidos por los consorcios microbianos se caracterizan por su composición química en monómeros y pronto se caracterizarán por sus propiedades termoplásticas (GAIKER) para prever sus posibles aplicaciones: producción de films, hilos o piezas moldeadas ...Utilizando moléculas "modelo" puras como sustrato de producción para definir las mejores condiciones para impulsar biorreactores, el LISBP está llevando a cabo experimentos para validar este modo de conducir consorcios microbianos pero con el uso de sustratos reales obtenidos de residuos agrícolas. Finalidad: ofrecer un enfoque sostenible para la producción de bioplásticos PHAs.

 

Dos biorreactores instrumentados que permiten la producción de PHAs a partir de consorcios microbianos. Las condiciones de cultivo se controlan con precisión utilizando sondas sumergidas dentro de los reactores: temperatura constante de 25 ° C, pH constante de 7, medio siempre oxigenado. En el centro, la torre del piloto suministra bacterias al sustrato usando varias bombas. El progreso de los diversos parámetros de cultivo se puede seguir en tiempo real a través de la pantalla.

 

Medición del espectro en IRTF (espectroscopía infrarroja transformada de Fourier) en una muestra seca de biomasa bacteriana. El análisis de las áreas de ciertos picos característicos permite estimar la composición de la biomasa.