20131003 H2020 Pamplona Raquel Virto Resano y Noelia Sagarzazu: Proyectos transbio y carbio....

Dra. Noelia Sagarzazu Grau Área I+D+i

HORIZONTE 2020: CASOS DE ÉXITO EN PROGRAMAS EUROPEOS

Proyectos TRANSBIO Y CARBIO. Transformación Biotecnológica de

Subproductos de la Industria Alimentaria

Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria

Ántecedentes:

Gran demanda mundial de petróleo. No se terminará de un día para

otro pero irá incrementando su precio Población 2030 será de 8.3 billones (2005: 6.5 billones). Consumo de fuentes no renovables, impacto en el ecosistema y cambio climático. Biomasa vegetal renovable. 192 millones de toneladas cada año en UE. Altos costes de producción de biocompuestos debido a la falta de optimización a lo largo de toda la producción. Sin embargo la tendencia al cambio hacia fuentes renovables es rápida. Por el incremento en precios y debido a la habilidad microbiana. EL mercado de productos químicos biorrenovables ha obtenido beneficios de $1.63 billones en 2008 y espera obtener $5.01 billones en 2015.


Objetivo del proyecto TRANSBIO:

El principal objetivo del proyecto TRANSBIO es la implementación de un concepto innovador en cascada para la revalorización de los subproductos procedentes de la industria de transformación de frutas y verduras. Utilización de técnicas y procesos sostenibles y respetuosos con el medio ambiente para la obtención de bioproductos de valor Biopolímeros (PHBs) para la fabricación de plásticos biodegradables; Ácido succínico como nutraceútico y plataforma química; Enzimas para uso en detergentes. Producción microbiana

Habas Brocoli Maíz dulce Espárrago Judía verde Acelga

BioTRANSformation of by-products from fruit and vegetable processing industry into

valuable BIOproducts


Objetivo del proyecto TRANSBIO:


METODOLOGÍA: El Consorcio del proyecto TRANSBIO

- El consorcio: 16 participantes - Argentina, Costa Rica, Méjico, Bélgica, Alemania, Italia, Portugal, Rumanía, España - Presupuesto total: 4.026.840 € - Duración: 48 meses


Nombre Siglas País Presupuesto

Fundación Tecnalia Research and

Innovation TECNALIA España 440,536.00

Wetlands Incubator SPRL WETLANDS Bélgica 258,256.00

Vereir Zur Foerderung Des

Technologietransfers an Der Hochschule

Bremerhaven EV

TTZ Alemania 229,802.00

Promic SA PROMIC España 207,280.00

Bioesplora SRL ESP Italia 288,000.00

Centro Nacional de Tecnología y Seguridad

Alimentaria CNTA España 271,200.00

Universidad de Costa Rica CITA Costa Rica 158,400.00

Soluciones Verdes SRL ECO Argentina 72,160.00

Universidad de Minho UMINHO Portugal 256,000.00

Biotrend- Inovacao e Engenharia em

Biotecnologia SA BIOTREND Portugal 334,056.00

Biozoon GMBH BIOZOON Alemania 199,136.00

Universidad autónoma Metropolitana UAM-I Méjico 247,800.00

Naturstoff-Technik GMBH NST Alemania 333,200.00

Proteus Biotech SLU PROTEOS España 287,400.00

Tritecc SRL TTC Rumanía 123,016.00

Organic Waste Systems NV OWS Bélgica 320.598.00



Kik-off Meeting: Álava (España) diciembre 2011. Organizado por Tecnalia. 6th month meeting: Vic (España) Junio de 2012 . Organizado por PROMIC. 12th month meeting: Bremerhaven (Alemania) Diciembre 2012. Organizado por TTZ 18th month meeting: Braga (Portugal) Junio 2013. Organizado por Universidad de Minho.


WP 5: Preparation of PHB based biomaterial for packaging application


WP 10: Solid state fermentation in technical scale and enzyme recovery

WP 8:Stablishment of down-stream processing procedure

WP 11: Enzyme application in detergent formulations

WP 12:Conversion of biomass remaining after extraction of bioproducts into biogas

WP 13:Implementation of sustainable and economical feasible procedures in pilot scale

WP1: Definition of Requirements

T 1.1 T 1.2 T 1.3 T 1.4 T 1.5

WP 2: By-produc Pre-tretament, Conditioning and Enzymatic Hydrolisis

T 2.1 T 2.2 T 2.3 T 2.4

WP 3: Bacterial strain selection for PHB production

T 3.1 T 3.2 T 3.3

T 3.4

WP 4: PHB fermenttion strategy &Down stream processing

T 4.1 T 4.2

T 5.1 T 5.2 T 5.3

T 5.4

WP 6: Selection, Genetic characterization and Optimization of yeasts for succinic acid

production

T 6.1 T 6.2 T 6.3 T 6.4

WP 7: Protocol development for yeast fermentation on by-products from

fruit and vegetable processing T 7.1 T 7.2 T 7.3

T 8.1 T 8.2

WP 9: Filamentous fungi selection & Development of lab-scale SSF

T 9.1 T 9.2

T 10.1 T 10.2

T 11.1 T 11.2 T 11.3

WP 14: Life cycle assessment & economic feasibility study

WP 16: Management of the consortium

WP 15: Dissemination, Training and Explotation


El objetivo de este paquete de trabajo es la gestión de las diversas actividades del proyecto con el fin de garantizar el funcionamiento productivo y eficiente, para hacer frente a las dificultades que pueden surgir durante el proyecto, y para garantizar la calidad y la correcta entrega de los informes de seguimiento.

WP 16: Gestión del proyecto


La elaboración y ejecución de los planes de gestión y de calidad para el proyecto

(Tecnalia, con el apoyo de los demás socios)

Convocar las reuniones de gestión de proyectos, proporcionando una agenda

Comunicación con los socios y con la Comisión Europea

La consolidación de los informes técnicos emitidos por los líderes de los WP

regularmente que se presentarán a la Comisión Europea según lo previsto

Colección y control de los documentos financieros y transmisión de los mismos

a la Comisión

La recepción de todos los pagos realizados por la Comisión para el consorcio y su

administración y distribución de acuerdo con el plan de trabajo, el contrato de

concesión y las decisiones hechas por el consorcio

Seguimiento del progreso del proyecto, incluyendo hitos, entregables, riesgos y

los riesgos técnicos


Maíz dulce Guisante

Patata Lechuga

WP 1: Los socios comenzamos la investigación con la identificación de las

necesidades de trabajo. Actualización periódica. Definición de los criterios de

sostenibilidad. Viabilidad económica de la investigación (PYME) y cadena de valor

añadido para el nuevo producto.

WP 2: Selección de materias primas. Ya está lista la caracterización de todos los

subproductos. Elección de los más adecuados en base a diferentes criterios

(disponibilidad, nutrientes,…). Protocolos de secado, desintegración física, hidrólisis

química y encimática. Primeros hidrolizados analizados y enviados al os socios.

WP 3: Los socios han establecido los métodos para seleccionar cepas productoras

de PHBs (aguas y suelos), producción de cepas recombinantes (E. coli). Buenos

rendimientos en las fermentaciones en medios sintéticos. Pruebas en caldos de

subproductos (mejores combinaciones de cepas / sustratos)

WP 6: Selección y caracterización de levaduras para la producción de ácido

succínico.

METODOLOGÍA y RESULTADOS del proyecto TRANSBIO



Patata Lechuga



Patata Lechuga

WP 1: Los socios comenzamos la investigación con la identificación de las

necesidades de trabajo. Actualización periódica. Definición de los criterios de

sostenibilidad. Viabilidad económica de la investigación (PYME) y cadena de valor

añadido para el nuevo producto.

WP 2: Selección de materias primas. Ya está lista la caracterización de todos los

subproductos. Elección de los más adecuados en base a diferentes criterios

(disponibilidad, nutrientes,…). Protocolos de secado, desintegración física, hidrólisis

química y encimática. Primeros hidrolizados analizados y enviados a los socios.

WP 3: Los socios han establecido los métodos para seleccionar cepas productoras

de PHBs (aguas y suelos), producción de cepas recombinantes (E. coli). Buenos

rendimientos en las fermentaciones en medios sintéticos. Pruebas en caldos de

subproductos (mejores combinaciones de cepas / sustratos)

WP 6: Selección y caracterización de levaduras para la producción de ácido

succínico.




Patata Lechuga


Lechuga

Maíz dulce Guisante Acelga Cardo

Brocoli Espárrago



Patata Lechuga

Maíz dulce judía verde patata acelga

endivia lechuga brocoli acelga

cardo banana piña

café pressed palm tree coconut pineapple clarified and pressed pulp

Caracterización de los subproductos de frutas y vegetales

Parameter/units GREEN BEAN by-products

FRESH WEIGHT DRY WEIGHT

Water g/100g 92.17 -

Dried matter g/100g 7.83 100

Ashes g/100g 0.50 6.34

Metals and minerals

P2O5 g/100g 0.069 0.886

K2O g/100g 0.111 1.424

CaO g/100g 0.061 0.782

MgO g/100g 0.019 0.247

Cd mg/kg (ppm) <0.03 < 0.4

Cr mg/kg (ppm) <0.78 < 10

Cu mg/kg (ppm) <1.61 < 20.6

Pb mg/kg (ppm) <0.50 < 6.2

Ni mg/kg (ppm) <0.20 < 2.5

Zn mg/kg (ppm) <4.15 < 53

Hg mg/kg (ppm) <0.01 < 0.18

As mg/kg (ppm) <0.11 < 1.38

Crude protein g/100g 2.31 29.49

Fat content g/100g 0.45 5.80

Organic acids

Acetic acid mg/kg (ppm) 15.67 200.15

Propionic acid mg/kg (ppm) <1.96 < 25

Isobutyric acid mg/kg (ppm) <0.78 < 10

Butyric acid mg/kg (ppm) <0.78 < 10

Isovaleric acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5

Valeric acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5

Isocaproic acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5

Caproic acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5

Sum VFA mg/kg (ppm) 16.14 206.16

Total carbohydrate g/100g 4.57 58.38

Soluble sugars

Fructose g/100g 0.38 4.84

Glucose g/100g 0.41 5.23

Sucrose g/100g 0.09 1.11

Maltose g/100g 0.57 7.29

Lactose g/100g <0.04 <0.50

Starch g/100g 1.89 24.16

Water Soluble

Pectines g/100g 0.14 1.76

Total Pectines g/100g 0.21 2.68

Crude Fibre g/100g 0.95 12.07

Dietary Fibre g/100g 3.20 40.90

Structural Carbohydrates

Lignin g/100g 1.38 17.63

Cellulose g/100g 2.60 33.15

Hemicellulose g/100g 2.39 30.52



Patata Lechuga

Hidrólisis química y enzimática

Fermentación microbiana: Producción de PHBs



Patata Lechuga

Biotechnikum en Biotrend

Biorreactor 60 L en CNTA



Patata Lechuga

WP 7: Combinación levadura/sustrato para producción ácido succínico.

Optimizada producción volumétrica. Fermentación en biorreactores.

WP 9: Selección de hongos para SSF (solid state fermentation)

WP 14: análisis del impacto ambiental y económico. En los primeros 18 meses los

socios definen objetivos y alcance.

WP 15: Durante los primeros 18 meses, los socios realizaron varias actividades de

difusión. Primero, los socios diseñaron el logotipo del proyecto TRANSBIO así como

plantillas de power point. En segundo lugar, los socios desarrollaron un folleto de

TRANSBIO y establecieron una plataforma web. También se preparó un primer,

segundo y tercer boletín (D15.3). Se publicaron varios comunicados de prensa

adicionales. Versión preliminar del plan de aprovechamiento y se estableció la

difusión del conocimiento




Patata Lechuga

www.transbio.eu

Folleto del proyecto (versión electrónica y más de 1000 copias distribuídas)

Identificación de los grupos de interés a los que debe ir dirigida la información del proyecto (proveedores

de subproductos, empresas desarrolladoras de tecnología, industrias, autoridades, etc). Objetivos y

herramientas de diseminación. Plan de difusión del conocimiento.

Plataforma en la web, comunicación en congresos, comunicaciones en prensa



Patata Lechuga

TRANSBIO article in Bioplastics Magazine (03/13) Vol. 8



Patata Lechuga

Type of activities

(please chose) Main Leader Title Date Place

Type of audience (please chose)

Size of audience Countries addressed

Press releases CNTA CNTA explota su conocimiento

biotecnológico para sacar partido a los residuos agrícolas

01/09/2012 ALIMENTARIA (no.

436) Scientific

community SPAIN

Press releases CNTA Sacando partido a los residuos agrícolas 01/10/2012 NOVEDADES Y

NOTICIAS (no.170) Industry SPAIN

Press releases CNTA CNTA explota su conocimiento

biotecnológico para sacar partido a los residuos agrícolas

01/10/2012 Revista Alimentaria

News Scientific

community SPAIN

Press releases CNTA Investigación biotecnológica para sacar

partido a los residuos agrícolas 03/10/2012 chil.org Industry SPAIN

Press releases CNTA Investigan como convertir residuos agrícolas en materia prima para uso

industrial 03/10/2012 clubdarwin.net Industry SPAIN


partido a los residuos agrícolas 03/10/2012 navarrainnova.com Civil Society SPAIN

Press releases CNTA CNTA participa en tres proyectos para

lograr bioplásticos y aditivos naturales a partir de residuos

03/10/2012 tecnifood.com Industry 50.000 visits per

month SPAIN


partido a los residuos agrícolas 22/10/2012

AGRICULTURA (no.640)

Industry 6.000 subscribers SPAIN

Press releases CNTA Investigación biotécnica del CNTA para

sacar partido a los residuos agrícolas 04/10/2012 DIARIO DE NAVARRA Civil Society

190.000 readers daily

SPAIN


partido a los residuos agrícolas 04/10/2012 nuevagestion.com Civil Society

7.728 copies per issue

SPAIN

Press releases CNTA SOBRE EL EQUIPO DE INVESTIGACIÓN DEL

CNTA DE SAN ADRIÁN 06/10/2012 DIARIO DE NAVARRA Civil Society

190.000 readers daily

SPAIN

Press releases CNTA Nuevos usos para los subproductos 17/10/2012 DIARIO DE NOTICIAS Civil Society 84.000 readers

daily SPAIN

Press releases CNTA Otros usos para los residuos agrícolas 17/10/2012 DIARIO DE NOTICIAS Civil Society 84.000 readers

daily SPAIN


partido a los residuos agrícolas 22/10/2012 innovaticias.com Civil Society SPAIN

Press releases CNTA CNTA investiga en la obtención de

bioplásticos 01/11/2012 TECNIFOOD (no. 84) Industry


SPAIN



Patata Lechuga

Type of activitie

Main Leader Title Date Place Type of

audience Size of

audience Countries addressed

Press Releases CNTA

CNTA APLICA SU CONOCIMIENTO EN PROCESOS FERMENTATIVOS PARA

CONSEGUIR BIOPLÁSTICOS Y ENZIMAS DE USO INDUSTRIAL

31/01/2013 chil.org Industry Spain

Press Releases CNTA CNTA aplica su conocimiento en procesos

fermentativos para conseguir Bioplásticos y Enzimas de uso industrial

11/02/2013 Gondola Digital

Industry 50.000 visits per month

Spain

Press Releases CNTA CNTA aplica su conocimiento en procesos

fermentativos para conseguir bioplásticos y enzimas de uso industrial

15/02/2013 nuevagesti

on.com Civil Society


Spain

Press Releases CNTA Puesta al día del proyecto TRANSBIO 31/01/2013 LIFESCIENCELAB (no.

25) Industry


Spain

Press Releases CNTA Residuos biológicos como materias

primas 20/02/2013

Diario de Noticias

Civil Society 84.000

readers daily Spain

Press Releases CNTA El proyecto TRANSBIO busca aprovechar subproductos del procesado de frutas y

vegetales 01/03/2013

ALIMENTARIA (no.441)

Scientific community

Spain

Press Releases CNTA Puesta al día del proyecto Transbio 27/03/2013

asozumos.org

(newsletter nº3)

Industry Spain


http://www.carbio.net/2.html

CARbohydrate derived BIOpolymers – an innovative conversion strategy for vegetable by-products.

http://www.carbio.net/2.html


Optimización de la producción (vía fermentativa) de ácido láctico para su posterior polimerización a ácido poliláctico (PLA) a partir de subproductos vegetales agroalimentarios

PRETRATAMIENTO

Hidrólisis química Hidrólisis enzimática

Sustrato de fermentación (alto contenido en azúcares

reductores)

Ácido láctico FERMENTACIÓN

POLIMERIZACIÓN PLA

cuantificación

Purificación

Objetivo y Metodología del proyecto CARBIO:

SUBPRODUCTOS


FERMENTACIÓN

• L-PLA

Alto grado de cristalinidad (37 %) Alta resistencia a la tenssión

Baja elongación Alto grado de ELASTICIDAD

• D,L-PLA Estructura amorfa

Aplicaciones que tienen que soportar altas cargas

Fijaciones ortopédicas y suturas

Envasado y/o tejidos

Ácido láctico

1. Caracterización de los isómeros de ácido láctico producidos por 18 cepas lácticas

2. Optimización del proceso de fermentación para maximizar la producción del isómero L+

3. Selección de una cepa hiperproductora de ácido láctico


RESULTADOS del proyecto CARBIO:

- Con excepción de Lactobacillus plantarum, todas las cepas lácticas testadas produjeron el isómero L como forma mayoritaria de ácido láctico.

- La cepa salvaje de Lactobacillus casei aislada por CNTA de una granja de ovejas se ha seleccionado tanto por su velocidad de crecimiento como por su producción de ácido láctico. La forma mayoritaria de los isómeros ópticos de ácido láctico fue la L.

- El mantenimiento de un pH constante durante la fermentación evita la inhibición del metabolismo microbiano y maximiza la producción de ácido láctico hasta valores 4 veces superiores a los que se alcanzan cuando el pH no se controla.

- El consorcio del proyecto CARBIO ha continuado las investigaciones aplicando los resultados obtenidos a los subproductos vegetales. Se han alcanzado con subproducto de maíz dulce, buenas concentraciones de ácido láctico.


DIFUSIÓN del proyecto CARBIO:


CONCLUSIONES: ¿Por qué participar?

Posibilidad de darse a conocer a nuevos mercados

Aumento de la red de contactos y alianzas dentro de

la empresa

Difusión del trabajo a nivel internacional

Posibilidad de establecer nuevas e interesantes

relaciones comerciales

Prestigio asociado a este tipo de proyectos

Obtención de buenos resultados al final del proyecto y posibilidad de utilizarlos (generación de conocimiento,

publicaciones científicas, patentes, nuevas líneas de investigación, nuevos productos,…)

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