La tecnología para producir Minerv-PHATM consta de subprocesos sucesivos que permiten transformar las fuentes de carbono contenidas en los coproductos de la agricultura en polihidroxialcanoatos (PHA), moléculas con propiedades que les permiten sustituir a nivel comercial numerosos plásticos obtenidos de fósiles, teniendo además una diferencia fundamental con respecto a estos: la biodegradabilidad.
Los polihidroxialcanoatos (PHA) son biodegradables en fase de compostaje, como otros bioplásticos, pero también en contacto con el agua, cosa extremadamente peculiar, gracias a la actividad metabólica de los microorganismos presentes en el ambiente de forma natural.
La tecnología de Bio-on ha sido diseñada de forma que respete y resalte el carácter ecológico y biológico de los polihidroxialcanoatos (PHA).
Los productos plataforma son dos:
PHB, Polihidroxibutirato
PHBVV, Polihidroxibutirato-valerato-valerato
Ambos productos plataforma tienen características sustancialmente diversas que les permiten reemplazar plásticos tradicionales de origen fósil, no biodegradables, de diversos tipos.
El PHBVV es en realidad una familia de moléculas en las que la característica flexibilidad puede modularse en función de las necesidades de aplicación.
Los subprocesos son los siguientes:
a. a) Fermentación o fase up-stream
b. b) Recovery y purificación o fase down-stream
a) Fermentación.
El proceso de fermentación se basa en la capacidad de un microorganismo bacteriano, de la especie Ralstonia eutropha, de metabolizar las fuentes de carbono de forma que se conviertan en polihidroxialcanoatos (PHA).
Las fuentes de carbono utilizadas pueden tener un origen variable, por ejemplo:
- Subproductos de la industria de la remolacha.
- Subproductos de la industria de la caña de azúcar.
- Glicerol, incluso en crudo, de las fases de producción de biodiésel.
- Aceites y grasas de diversos orígenes.
Una primera fase de crecimiento favorece el aumento de la biomasa bacteriana, es decir, el número de células presentes. Con dicho fin:
- Proporcionamos todos los elementos nutritivos necesarios para que el microorganismo pueda duplicarse en el menor tiempo posible.
- Regulamos los parámetros del proceso (pH, temperatura y presión) de forma que el ambiente sea óptimo para un crecimiento rápido.
- Tenemos más fases de crecimiento vegetativo en fermentadores en serie, que tienen el objetivo de liberar la parte productiva de los tiempos muertos de crecimiento de biomasa.
El microorganismo utilizado no presenta ningún tipo de patogenicidad, por lo que no existe ningún peligro para los operadores o los habitantes de los alrededores del centro de producción.
Los objetivos básicos del proceso de fermentación son:
- Obtener un alto rendimiento de conversión de substratos a polihidroxialcanoatos (PHA).
- Obtener un alto rendimiento de producción de polihidroxialcanoatos (PHA) por unidad de tiempo.
Como se mencionó anteriormente, hay fases de producción que desde el punto de vista temporal no tienen influencia sobre la producción por hora, puesto que tienen lugar en fases paralelas a la fase de producción fermentativa propiamente dicha. Dichas fases auxiliares son las siguientes:
- Crecimiento del microorganismo en las fases vegetativas, en matraz y fermentador.
- Tratamiento esterilizante del coproducto que contiene la fuente de carbono.
- Preparación de las soluciones de nutrilitos que integran el metabolismo bacteriano.
Al final de proceso de fermentación, la descarga del líquido rico en polihidroxialcanoatos (PHA) se produce de forma rápida, de forma que se podrán desligar del fermentador todas las fases sucesivas, pasando rápidamente a la fase de lavado, preparación y esterilización para la inoculación posterior, que se habrá preparado de antemano.
b) Recovery y purificación.
En resumen, la fase de recovery, término utilizado en la jerga en el campo de la fermentación, tiene el objetivo de extraer la molécula de interés de entre la cantidad total presente en el líquido fermentado, hasta obtener un producto crudo de gran pureza, refinado hasta llegar a un nivel comercial en la fase de purificación.
Al final del proceso, el microorganismo tiene una biomasa representada hasta el 80 % por polihidroxialcanoatos (PHA), contenidos dentro de las paredes celulares, por lo que la fase de purificación de la tecnología Bio-on forma parte de la familia de procesos en los que la extracción implica la destrucción de la célula. El 20 % de la biomasa está representado por proteínas, membranas plasmáticas, contenido citoplasmático en general, tratable mediante procesos de depuración estándares.
La prerrogativa de la tecnología Bio-on, con el objetivo fundamental de mantener su carácter ecológico, así como de garantizar el origen biológico del carbono contenido y utilizado en el proceso, es la de no utilizar solventes a menudo denominados orgánicos, como el cloroformo y la acetona, que tienen un impacto ambiental elevado, siendo un factor de coste determinante en el proceso de producción.