Sustainable BIOPOLIMEROS from waste: EPSsus (Q3216822)
Jump to navigation
Jump to search
Project Q3216822 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Sustainable BIOPOLIMEROS from waste: EPSsus |
Project Q3216822 in Spain |
Statements
10,000.0 Euro
0 references
20,000.0 Euro
0 references
50.0 percent
0 references
1 January 2020
0 references
30 September 2020
0 references
FUNDACIO UNIVERSITÀRIA BALMES
0 references
41°55'48.72"N, 2°15'16.52"E
0 references
08298
0 references
La demanda creciente de polímeros naturales en industrias como la médica, farmacéutica o la alimentaria ha sido uno de los motores que ha permitido un crecimiento constante en el desarrollo de biomateriales. Entre estos, los exopolisacáridos (EPS) aparecen como novedosos materiales dadas sus particulares propiedades fisicoquímicas y su naturaleza no tóxica y su biodegradabilidad. Los EPS son polímeros naturales que suelen emplearse en la industria alimentaria, farmacéutica y de petróleos como emulsificantes, viscosificantes y agentes quelantes. Sin embargo, también se pueden usar como material encapsulante, en la remoción de metales pesados e incluso como antioxidantes._x000D_ Los EPS son polímeros bioproducidos por algunos hongos y bacterias de modo extracelular. Al día de hoy, la mayoría de los EPS que se encuentran en el mercado se obtienen por medio de fermentación sumergida (FS) con bacterias específicas. No obstante, los sustratos empleados en dichos procesos suelen ser sintéticos (e. g. Extracto de levadura, peptona y sales) con lo cual el costo de la fermentación se ve significativamente afectado. Aunque se encuentran algunos ejemplos en los que se emplean efluentes líquidos como alternativa de estos sustratos, el rendimiento encontrado resulta bajo comprado con sus contrapartes sintéticas._x000D_ En este proyecto, se propone el uso de la fermentación en estado sólido (FES) como alternativa potencialmente más económica y sostenible a los procesos FS en el marco del concepto de biorrefinería. La FES posee como característica inherente, la capacidad de ser operada con una gran variedad de residuos sólidos orgánicos de costo cero. Además, en comparación con la FS, la FES presenta rendimientos y productividades más altas, tiene una demanda de agua y energía mucho más baja, y la generación de residuos es limitada. Así, constituye una alternativa amigable con el medio ambiente para obtener los EPS._x000D_ Teniendo en cuenta que la biosíntesis de los EPS es una de los mecanismos de adaptación más frecuentes desarrollados entre los microorganismos extremófilos, la producción de los EPS se ve favorecida por la presencia de una fuente de carbón en exceso, a la vez que, con la limitación de otros nutrientes tal como el Nitrógeno o el Oxígeno. Pese a que estos mecanismos han sido previamente estudiados en cultivos líquidos, estos mecanismos se desconocen casi por completo en procesos tipo FES. Bajo estas condiciones, este escenario se presenta como una oportunidad de sacar provecho de las características inherentes de la FES para obtener EPS como productos de valor añadido en un esquema basado en el uso de residuos sólidos._x000D_ En este proyecto se espera poder generar una base de conocimiento sólida que permita llevar a cabo futuros desarrollos de la tecnología propuesta. De este modo, el resultado principal del proyecto será la validación de la tecnología a escala laboratorio. (Spanish)
0 references
The increased demand for natural polymers in medical, pharmaceutical, food, and other industrial applications has served as one of the driving forces for the growing development of bio-based materials. Among them, Exopolysaccharides (EPSs) are gaining relevance due to their interesting physicochemical properties, and its non-toxic and biodegradable nature. They are natural polymers mainly used in food, pharmacy and petroleum industries as emulsifying, viscosifying or chelating agents, but they can be used to encapsulate materials, for heavy metal removal or as antioxidants._x000D_ EPSs are biologically produced polymeric materials, extracellularly secreted by some fungi and bacteria. Nowadays, most of the marketable EPSs are produced using submerged fermentation systems (SmF) with bacteria. However, the fermentation media, that can represent almost 30% of the fermentation cost, are composed of expensive synthetic nutrients such as yeast extract, peptone, and salts. Even though some efforts have been made to use waste streams to reduce the raw material costs, the yields obtained with those substrates are still low._x000D_ In this project, the use of the solid-state fermentation technology (SSF) is proposed as a potentially more economical alternative to obtaining EPSs within the biorefinery concept. SSF possesses the inherent ability of processing no-cost solid organic wastes of diverse origin. Besides, compared from SmF, SSF typically presents higher production rates and yields, low energy and water demand, and reduced waste generation, becoming also an eco-friendly EPSs biosynthesis approach. _x000D_ Considering that EPSs biosynthesis is one of the most common adaptation mechanisms some extremophiles have developed to survive to extreme conditions, EPSs synthesis is generally favored by the presence of carbon source in excess, at the same time that, with a limitation by other nutrients such as nitrogen or oxygen. Although these mechanisms have been studied in SmF systems, limited information of their behavior in SSF can be found. This scenario presents an alternative to exploiting the inherent characteristics of SSF systems to obtain these value-added products in a scheme based on the use of residues. In this project it is expected to generate a strong base of knowledge that could serve for future developments of the proposed technology. This would constitute the first step, and therefore, the main outcome will be a validated technology at lab-scale. (English)
0 references
La demande croissante de polymères naturels dans des industries comme la médecine, la pharmacie ou l’alimentation a été l’un des moteurs qui a permis une croissance constante du développement des biomatériaux. Parmi ceux-ci, les exopolysaccharides (EPS) apparaissent comme des matériaux nouveaux compte tenu de leurs propriétés physicochimiques particulières et de leur nature non toxique et de leur biodégradabilité. Les EPSS sont des polymères naturels qui sont souvent utilisés dans les industries alimentaire, pharmaceutique et pétrolière comme émulsifiants, viscosifiants et agents chélatants. Cependant, ils peuvent également être utilisés comme matériau d’encapsulation, dans l’élimination des métaux lourds et même comme antioxydants._x000D_ EPS sont des polymères bioproduits par certains champignons et bactéries extracellulaires. Aujourd’hui, la plupart des EPS sur le marché sont obtenus par fermentation submergée (FS) avec des bactéries spécifiques. Cependant, les substrats utilisés dans ces procédés sont généralement synthétiques (p. ex. extrait de levure, peptone et sels) et le coût de la fermentation est fortement affecté. Bien que l’on trouve quelques exemples d’effluents liquides utilisés comme solution de rechange à ces substrats, le rendement constaté est peu élevé avec leurs équivalents synthétiques._x000D_ Dans ce projet, l’utilisation de la fermentation à l’état solide (SFS) est proposée comme solution de rechange potentiellement plus économique et durable aux processus FS dans le cadre du concept de bioraffinerie. Le FES a comme caractéristique inhérente, la capacité d’être exploité avec une grande variété de déchets organiques solides à coût zéro. En outre, par rapport au FS, le FES a des rendements et une productivité plus élevés, a une demande beaucoup plus faible en eau et en énergie, et la production de déchets est limitée. Il s’agit donc d’une alternative écologique à l’obtention d’EPS._x000D_ Étant donné que la biosynthèse des EPS est l’un des mécanismes d’adaptation les plus fréquents chez les micro-organismes extrémophiles, la production d’EPS est favorisée par la présence d’une source de charbon excédentaire, tout en limitant d’autres nutriments tels que l’azote ou l’oxygène. Bien que ces mécanismes aient déjà été étudiés dans des cultures liquides, ces mécanismes sont presque totalement inconnus dans les processus de type FES. Dans ces conditions, ce scénario est présenté comme une occasion de tirer parti des caractéristiques inhérentes du FES pour obtenir des SPE en tant que produits à valeur ajoutée dans le cadre d’un système basé sur l’utilisation de déchets solides._x000D_ Ce projet devrait générer une solide base de connaissances qui permettra de développer la technologie proposée. De cette manière, le principal résultat du projet sera la validation de la technologie au niveau des laboratoires. (French)
5 December 2021
0 references
Die steigende Nachfrage nach Naturpolymeren in Industrien wie Medizin, Pharma oder Lebensmitteln war einer der Motoren, die ein stetiges Wachstum in der Entwicklung von Biomaterialien ermöglicht haben. Unter ihnen erscheinen Exopolysaccharide (EPS) angesichts ihrer besonderen physikalisch-chemischen Eigenschaften und ihrer ungiftigen Natur und biologischer Abbaubarkeit als neuartige Materialien. EPSS sind Naturpolymere, die häufig in der Lebensmittel-, Pharma- und Erdölindustrie als Emulgatoren, Viskosatoren und Chelatbildner eingesetzt werden. Sie können jedoch auch als Verkapselungsmaterial, zur Entfernung von Schwermetallen und sogar als Antioxidantien verwendet werden._x000D_ EPS sind bioproduzierte Polymere von einigen extrazellulären Pilzen und Bakterien. Heute werden die meisten EPS auf dem Markt durch Unterwassergärung (FS) mit bestimmten Bakterien gewonnen. Die bei diesen Verfahren verwendeten Substrate sind jedoch meist synthetisch (z. B. Hefeextrakt, Pepton und Salze) und die Fermentationskosten sind erheblich betroffen. Obwohl einige Beispiele gefunden werden, wo flüssige Abwässer als Alternative zu diesen Substraten verwendet werden, ist der gefundene Ertrag mit ihren synthetischen Gegenstücken gering._x000D_ In diesem Projekt wird die Verwendung von Festkörpergärung (SSF) als potenziell wirtschaftlicher und nachhaltigere Alternative zu FS-Prozessen im Rahmen des Bioraffineriekonzepts vorgeschlagen. Das FES hat als inhärentes Merkmal die Fähigkeit, mit einer Vielzahl von organischen festen Abfällen ohne Kosten betrieben zu werden. Darüber hinaus weist FES im Vergleich zu FS höhere Erträge und Produktivität auf, weist einen deutlich geringeren Wasser- und Energiebedarf auf, und die Abfallerzeugung ist begrenzt. Daher ist es eine umweltfreundliche Alternative zum Erhalt von EPS._x000D_ Da die Biosynthese von EPS einer der häufigsten Anpassungsmechanismen ist, die unter extremophilen Mikroorganismen entwickelt wurden, wird die Produktion von EPS durch das Vorhandensein einer überschüssigen Kohlequelle begünstigt, während gleichzeitig mit der Begrenzung anderer Nährstoffe wie Stickstoff oder Sauerstoff. Obwohl diese Mechanismen bereits in flüssigen Kulturen untersucht wurden, sind diese Mechanismen in FES-Verfahren fast völlig unbekannt. Unter diesen Bedingungen wird dieses Szenario als Gelegenheit dargestellt, die inhärenten Merkmale des FES zu nutzen, um EPS als Mehrwertprodukte in einem System zu erhalten, das auf der Verwendung von festen Abfällen basiert._x000D_ Dieses Projekt wird voraussichtlich eine solide Wissensbasis schaffen, die zukünftige Entwicklungen der vorgeschlagenen Technologie ermöglicht. Auf diese Weise wird das Hauptergebnis des Projekts die Validierung der Technologie auf Laborebene sein. (German)
10 December 2021
0 references
De groeiende vraag naar natuurlijke polymeren in industrieën zoals medisch, farmaceutisch of voedsel is een van de motoren die een gestage groei in de ontwikkeling van biomaterialen heeft mogelijk gemaakt. Exopolysachariden (EPS) verschijnen onder meer als nieuwe materialen, gezien hun specifieke fysisch-chemische eigenschappen en niet-toxische aard en biologische afbreekbaarheid. EPSS zijn natuurlijke polymeren die vaak worden gebruikt in de voedsel-, farmaceutische en aardolie-industrie als emulgatoren, viscoseratoren en chelaatvormers. Ze kunnen echter ook worden gebruikt als inkapselmateriaal, bij het verwijderen van zware metalen en zelfs als antioxidanten._x000D_ EPS zijn biogeproduceerde polymeren door sommige extracellulaire schimmels en bacteriën. Tegenwoordig worden de meeste EPS’s op de markt verkregen door ondergedompelde fermentatie (FS) met specifieke bacteriën. De substraten die in deze processen worden gebruikt, zijn echter meestal synthetisch (bv. gistextract, pepton en zouten) en de fermentatiekosten worden aanzienlijk beïnvloed. Hoewel enkele voorbeelden worden gevonden waar vloeibare effluenten worden gebruikt als alternatief voor deze substraten, is de gevonden opbrengst laag aangekocht met hun synthetische tegenhangers._x000D_ In dit project wordt het gebruik van vaste-stoffering (SSF) voorgesteld als een potentieel zuiniger en duurzamer alternatief voor FS-processen in het kader van het bioraffinageconcept. Het FES heeft als inherent kenmerk het vermogen om tegen nul kosten met een grote verscheidenheid aan organisch vast afval te worden gebruikt. Bovendien heeft FES in vergelijking met FS hogere opbrengsten en productiviteit, een veel lagere vraag naar water en energie en is de afvalproductie beperkt. Het is dus een milieuvriendelijk alternatief voor het verkrijgen van EPS’s._x000D_ Aangezien de biosynthese van EPS’s een van de meest voorkomende aanpassingsmechanismen is die zijn ontwikkeld onder extremophilic micro-organismen, wordt de productie van EPS bevorderd door de aanwezigheid van een overtollige steenkoolbron, terwijl tegelijkertijd andere nutriënten zoals stikstof of zuurstof worden beperkt. Hoewel deze mechanismen eerder zijn bestudeerd in vloeibare culturen, zijn deze mechanismen bijna volledig onbekend in FES-achtige processen. Onder deze omstandigheden wordt dit scenario gepresenteerd als een gelegenheid om gebruik te maken van de inherente kenmerken van het FES om EPS als toegevoegde waarde te verkrijgen in een regeling op basis van het gebruik van vast afval._x000D_ Dit project zal naar verwachting een solide kennisbasis genereren die toekomstige ontwikkelingen van de voorgestelde technologie mogelijk zal maken. Op deze manier zal het belangrijkste resultaat van het project de validatie van de technologie op laboratoriumniveau zijn. (Dutch)
17 December 2021
0 references
Vic
0 references
Identifiers
IU68-017140
0 references