Kinetics and model building for recovery of polyhydroxyalkanoate (PHA) from Halomonas campisalis

Kshirsagar, Pranav R.; Kulkarni, Snehal O.; Nilegaonkar, Smita; Niveditha, M.; Kanekar, Pradnya Pralhad

doi:10.1016/j.seppur.2012.10.007

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“…droxyvalerate-co-4-hydroxybutyrate) P(3HB-co-3HV --co-4HB), have been produced by batch fermentation. [40][41][42][43][44][45][46][47][48][49][50] Production of mcl-PHAs and other interesting PHA copolymers including scl-copolymers and scl-mcl copolymers has also been reported using unconventional substrates, such as lignocellulosics e.g., grass mass hydrolysate, rice bran, rapeseed meal hydrolysate, and industrial waste e.g., whey, biodiesel waste, vinnase etc. 35,48,[51][52][53][54][55][56] Utilization of waste whey for PHA production is particularly useful as only 50 % of the whey produced is used for production of food ingredients and animal feed, while the rest remains as a pollutant owing to its high biological oxygen demand.…”

Section: Ta B L E 1 -Summary Of Results Of Batch Fermentation For Promentioning

confidence: 99%

Strategies for Large-scale Production of Polyhydroxyalkanoates

Kaur

Roy

2015

Chem.Biochem.Eng.Q.

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Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biodegradable and biocompatible intracellular polyesters that are accumulated as energy and carbon reserves by bacterial species, under nutrient limiting conditions. Successful large-scale production of PHAs is dependent on three crucial factors, which include the cost of substrate, downstream processing cost, and process development. In this respect, design and implementation of bioprocess strategies for efficient PHA bioconversions enable high PHA concentrations, yields and productivities. Additionally, development of PHA fermentation processes using inexpensive substrates, such as agro-industrial wastes, facilitates further cost reduction, thus benefitting large-scale PHA production. Thus, the aim of this review is to highlight various bioprocess strategies for high production of PHAs and their novel copolymers in relatively large quantities. This review also discusses the application of kinetic analysis and mathematical modelling as important tools for process optimization and thus improvement of the overall process economics for large-scale production of PHAs.

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Section: Ta B L E 1 -Summary Of Results Of Batch Fermentation For Promentioning

confidence: 99%

Strategies for Large-scale Production of Polyhydroxyalkanoates

Kaur

Roy

2015

Chem.Biochem.Eng.Q.

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“…Por se tratar de um produto intracelular, o P(3HB) deve ser extraído da célula ao término do cultivo e estima-se que o impacto do custo de extração deste biopolímero, no custo total do processo de produção, possa representar mais de 50% do valor final do produto [4] . Os métodos utilizados no processo de extração de P(3HB) são: extração por solventes orgânicos como clorofórmio [5] ; carbonato de propileno [6,7] ; e dicloroetano [8] ; digestão enzimática [9,10] ; métodos mecânicos [11,12] e o uso de soluções aquosas de surfactantes e quelantes [13,14] . Dentre estes, os que fazem uso de solventes são os mais extensivamente utilizados.…”

Section: Introducãounclassified

Recuperação e reutilização do carbonato de propileno empregado no processo de extração de poli(3-hidroxibutirato)

et al. 2017

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ResumoA extração de poli(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) com a utilização de solventes tóxicos e voláteis é contraditória à ideia do emprego destes biopolímeros para minimizar as agressões ambientais causadas pelos polímeros petroquímicos. O carbonato de propileno (CP) possui baixa toxicidade e alto ponto de ebulição, o que garante baixo risco de perdas por evaporação e alto rendimento de recuperação, podendo assim ser reutilizado. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito da reutilização do CP, recuperado do processo de extração de P(3HB) produzido por Cupriavidus necator, no rendimento e pureza do biopolímero e avaliar as perdas de solvente durante as etapas do processo de extração. Verificou-se a possibilidade de recuperar 80% do CP ao longo do processo. O solvente recuperado foi reutilizado onze vezes sem perder sua eficiência no rendimento e na pureza do produto. Desta forma, o presente estudo propõe a reutilização do CP, no processo de extração de P(3HB), contribuindo assim para a redução dos custos de produção deste biopolímero. Palavras-chave: poli(3-hidroxibutirato), extração, recuperação, reutilização, carbonato de propileno. AbstractPoly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB)) extraction using toxic volatile solvents is contradictory to the idea of using this biopolymer to minimize environmental aggressions caused by petrochemical polymers. Propylene carbonate (PC) has low toxicity and high boiling point, which ensure a low risk of losses due to evaporation and high recovery performance, allowing for reuse. The aim of this study was to investigate the effect of reusing PC recovered the process of extraction of P(3HB) produced by Cupriavidus necator on the performance and purity of the biopolymer and evaluate the amount of solvent loss during the stages of the extraction process. It was observed that 80% of PC could be recovered throughout the process. The recovered solvent was reused eleven times without losing its efficiency in terms of product performance and purity. Hence, the present study proposes to reuse PC in the process of P(3HB) extraction, thus contributing to reduce the costs for the production of this biopolymer.

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“…Kshirsagar et al (2013) estudaram a cinética de extração de P(3HB), produzido por Halomonas campisalis, utilizando clorofórmio como solvente em diferentes temperaturas. A partir deste estudo cinético os autores propuseram um modelo capaz de descrever a cinética de extração, dentro do intervalo de temperatura estudado.…”

Section: Introductionunclassified

CINÉTICA E MODELAGEM DA EXTRAÇÃO DE POLI(3-HIDROXIBUTIRATO) (P(3HB)), PRODUZIDO POR Cupriavidus necator, COM CABONATO DE PROPILENO

Martinhago¹,

Guimarães²,

Salvador³

et al. 2015

Anais Do Congresso Brasileiro De Engenharia Química Em Iniciação Científica - Cobeq IC 2015

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RESUMO -Poli(3-hidroxibutirato) P(3HB) é um biopolímero biodegradável sintetizado intracelularmente, como reserva de energia, por bactérias. Seu uso comercial é limitado devido às técnicas de produção e extração serem bastante dispendiosas. Modelos matemáticos baseados na cinética de extração do P(3HB) podem auxiliar na definição de condições de processo economicamente viáveis. O objetivo deste trabalho foi realizar o estudo cinético da recuperação de P(3HB) utilizando carbonato de propileno como solvente nas temperaturas de 120, 130 e 150 ºC, e propor um modelo matemático capaz de descrever o comportamento cinético da extração em outras temperaturas, dentro do intervalo estudado. Observou-se que com o aumento da temperatura e do tempo de extração obteve-se maior recuperação de P(3HB). A partir dos coeficientes cinéticos, calculados usando os resultados experimentais obtidos, foi possível propor um modelo matemático capaz de predizer a cinética de extração em outras temperaturas, dentro do intervalo estudado. INTRODUÇÃOO P(3HB), material de reserva de carbono e energia acumulado intracelularmente por diversos micro-organismos, é um poliéster biodegradável e biocompatível da família dos Polihidroxialcanoatos (PHAs) (Lee, 1996). No entanto, seu uso comercial é limitado devido às técnicas de produção e extração serem bastante dispendiosas (Quines, 2010). Por se tratar de um produto intracelular, o P(3HB) deve ser extraído a partir das células no final da cultura. Esta etapa pode representar até 50% dos custos de produção do polímero (Silva, 2007). De acordo com Chen et al. (2001), é necessário o desenvolvimento de novos processos para extração e síntese deste polímero que possuam um baixo custo e impacto ambiental reduzido, a fim de torná-lo economicamente competitivo e, assim, aumentar a sua aplicabilidade.Estudos vêm sendo desenvolvidos buscando estratégias mais eficientes para a produção e extração dos PHAs (Khanna e Srivastava, 2005). Dentre os métodos de extração de P(3HB) abordados na literatura, os que fazem uso de solventes são os mais extensivamente utilizados. O carbonato de propileno (CP) é proposto como uma alternativa aos solventes halogenados nos processos de recuperação de P(3HB) (Mcchalicher et al., 2010), o seu elevado ponto de ebulição (240 °C) é uma vantagem, uma vez que, evita a evaporação e permite sua

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Kinetics and model building for recovery of polyhydroxyalkanoate (PHA) from Halomonas campisalis

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Strategies for Large-scale Production of Polyhydroxyalkanoates

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Recuperação e reutilização do carbonato de propileno empregado no processo de extração de poli(3-hidroxibutirato)

CINÉTICA E MODELAGEM DA EXTRAÇÃO DE POLI(3-HIDROXIBUTIRATO) (P(3HB)), PRODUZIDO POR Cupriavidus necator, COM CABONATO DE PROPILENO

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