Producción PHB

18
1. Introducción 1.1 Características y Usos del Producto Los polihidroxialcanoatos (PHA) son polésteres de varios hidroxialcanoatos sintetizados por lo enos de !" especies distintas de #acterias $ra%positivas y $ra%ne$ativas. PHA puede representar hasta un &' del peso seco de la #ioasa y se acuula cuando la #acteria se encuentra #ao condiciones de estrés* sirviendo coo reserva de car#ono. +1, -e pueden clasicar de la si$uiente anera +/,0 Lon$itud de cadena corta0 tiene oneros desde C2 hasta C" Lon$itud de cadena ediana0 oneros entre C3 hasta C14 Lon$itud de cadena lar$a0 poseen 5s de C14 Los hoopolíeros de poly(2%hidroxi#utirato) (PH6) son los ie#ros principales a PHA se$uidos por poly(2%hidroxivalerato) (PH7). PH6 con una 8rula $enérica coo vista en la si$uiente ia$en +2,0 Las #acterias 9ue la producen re9uieren de :ltiples condiciones para poder producir PHA* sin e#ar$o; $eneralente se clasican en #ase a los re9ueriientos del cultivo* los cuales son +4,0 Liitacin de nutriente esencial coo lo es nitr$eno* 8os8ato* a$nesio o sul8ato en un entorno con exceso de car#ono. < e pl os de ellos son  Alcaligen es eutrophus (Ralstonia eutrophus) o Protomonas extorquens =o liitacin de nutriente esencial en particular. 6acterias con estas características pueden acuular el políer o durante su creciiento; eeplos de ello son E. coli reco#inante o Alcaligen es latus Con relacin a las características particulares del pl5stico +",0 -on teropl5sticos 6iode$rada#les Pueden ser 9ue#radizos (8r5$iles) o el5sticos  >ienen un peso olecular entre /'*''' hasta 2'*'''*''' daltones -on hidro8#icos y son no%perea#les a $ases Los oneros 9ue lo constituyen son 9uirales PH6 tiene el ayor potencial para poder ser aplicados en una variedad de productos* dado las caract erísticas prev iaent e encionados; puesto a 9ue se aseean ucho a los de los pl5sticos derivados de petrleo. =o o#stante* no se liita a la sustitucin de pl5sticos derivados de petrleos* ya 9ue el ori$en del polí ero les perite ser utilizado en otras cuestiones* coo lo puede ser +3,0 ? i$ura @. <structura $eneral de polihidroxialcanoatos.

description

Bioproceso para la produccion de polohidroxybutirato mediante R. eutropha.

Transcript of Producción PHB

Page 1: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 1/18

1. Introducción

1.1 Características y Usos del Producto

Los polihidroxialcanoatos (PHA) son polésteres de varios hidroxialcanoatos sintetizados porlo enos de !" especies distintas de #acterias $ra%positivas y $ra%ne$ativas. PHA puede

representar hasta un &' del peso seco de la #ioasa y se acuula cuando la #acteria seencuentra #ao condiciones de estrés* sirviendo coo reserva de car#ono. +1, -e puedenclasicar de la si$uiente anera +/,0

• Lon$itud de cadena corta0 tiene oneros desde C2 hasta C"• Lon$itud de cadena ediana0 oneros entre C3 hasta C14• Lon$itud de cadena lar$a0 poseen 5s de C14

Los hoopolíeros de poly(2%hidroxi#utirato) (PH6) son los ie#ros principales a PHAse$uidos por poly(2%hidroxivalerato) (PH7). PH6 con una 8rula $enérica coo vista en lasi$uiente ia$en +2,0

Las #acterias 9ue la producen re9uieren de :ltiples condiciones para poder producirPHA* sin e#ar$o; $eneralente se clasican en #ase a los re9ueriientos del cultivo* loscuales son +4,0

• Liitacin de nutriente esencial coo lo es nitr$eno* 8os8ato* a$nesio o sul8ato en

un entorno con exceso de car#ono. <eplos de ellos son  Alcaligenes eutrophus(Ralstonia eutrophus) o Protomonas extorquens

• =o liitacin de nutriente esencial en particular. 6acterias con estas característicaspueden acuular el políero durante su creciiento; eeplos de ello son E. coli

reco#inante o Alcaligenes latus

Con relacin a las características particulares del pl5stico +",0

• -on teropl5sticos• 6iode$rada#les• Pueden ser 9ue#radizos (8r5$iles) o el5sticos•  >ienen un peso olecular entre /'*''' hasta 2'*'''*''' daltones• -on hidro8#icos y son no%perea#les a $ases• Los oneros 9ue lo constituyen son 9uirales

PH6 tiene el ayor potencial para poder ser aplicados en una variedad de productos*dado las características previaente encionados; puesto a 9ue se aseean ucho a losde los pl5sticos derivados de petrleo. =o o#stante* no se liita a la sustitucin de pl5sticosderivados de petrleos* ya 9ue el ori$en del políero les perite ser utilizado en otrascuestiones* coo lo puede ser +3,0

?i$ura @. <structura $eneralde polihidroxialcanoatos.

Page 2: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 2/18

• aterial para epa9ues0 5s 9ue nada* se utiliza en cuestiones coo #olsas decopras* contenedores* en productos desecha#les coo lo pueden ser rasuradoras*utensilios entre otros. Asiiso* #ras de PH6 con una alta 8uerza de tensin se$eneraron tras un proceso de cristalizacin isotérica cerca de la teperatura parala transicin de vidrio; con aplicaciones proetedoras

• aterial para @plantes 6ioédicos0 se han utilizado para $enerar utensilios coosuturas y sus suetadores* tornillos* placas para huesos* alla 9uir:r$ica* #arreras deadhesin entre oros. -e ha o#servado 9ue estos pl5sticos periten 9ue se ten$a una8avora#le repuesta ec5nica y haya #iocopati#ilidad

• Coo portadores de edicaentos para su transporteBli#eracin0 $eneralente seusan políeros de lactato y $licolato; sin e#ar$o* son de$radados por hidrolisis porlo 9ue no se puede controlar de todo la li#eracin del 85raco. Con PH6* sine#ar$o* se ha o#servado se pueden usar atrices copriidas 9ue siplica elprocesaiento ientras 9ue el increentar la asa olecular del políero causa unincreento so#re la velocidad de li#eracin de sul8aetotixol

• 6ioco#usti#le0 2H6< (2%hidroxi#utirato etil ester) y 2HA< (cl 2%hidroxialcanoato etil ester) son $enerados a partir de la estericacin de PH6 y cl

PHA. <l calor de co#ustin de las ezclas de estas sustancias con diésel o $asolinason enores 9ue las de diésel o $asolina puras; no o#stante* si se ezcla con etanollos calores auentan hasta tener entre 2'%2" DB$ respectivaente

1./ E#etivo y Dusticacin del Producto de @nterés

 <l uso de PH6 perite atacar tres pro#leas principales actuales0 reducir dependenciaso#re el petrleo para la produccin de ateriales pl5sticos* reduccin de eisiones de CE/

al i$ual 9ue prote$er el edio a#iente. Asiiso* su potencial aplicacin coo#ioco#usti#le puede evitar pro#leas de usar alientos para la $eneracin del iso osino recursos para poder crecerlos (suelo* 8ertilizantes* entre otros). +!,

<ntre las raas de aplicacin* se encuentran industria de0 ateriales* co#usti#les yédicas coo las 5s iportantes.

1.2 Antecedentes

<n 1&/!* Leoi$ne extrao de Bacillus megaterium do coponentes* de los cuales asuía9ue era un producto de la hidrlisis de P(2H6); y copro# posteriorente 9ue a#oscopuestos eran polihidroxi#utirato* solo 9ue tenían di8erentes pesos oleculares. +F,

Para 1&"'* ha#ía sucientes estudios coo para poder su$erir 9ue la acuulacin deP(2H6) en Bacillus  spp. sirve coo una reserva intracelular de car#ono; asiiso* estaparticularidad era co:n en #acterias $ra%ne$ativas. -in e#ar$o* se asuía 9ue 2%

hidroxi#utirato era el :nico hidroxialcanoato (HA) para esta nalidad; hasta 9ue en 1&!4Gallen y ohIedder identican los hidroxialcanoatos 2%hidroxivalerato (2H7) y 2%hiddroxihexanoato (2HHx). +&,

La identicacin de otros HA tiene un ipacto si$nicante so#re la investi$acin yaplicaciones del políero* ya 9ue se pueden odicar sus propiedades cuando se realizanezclas. @ndustrialente ha#lando* 2H6 y 2H7 8ueron de los prieros en ser producidos enla década de los F'; sin e#ar$o* P(2H6) tiene eores propiedades téricas. ?ue duranteeste periodo en el cual no solo se realiza#a una produccin a escala industrial* sino 9ue

Page 3: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 3/18

ta#ién se realiza#a produccin en plantas trans$énicas al i$ual 9ue la identicacin de las:ltiples rutas eta#licas involucradas en sus síntesis. +1',

 A principios del /'''* la in8oracin o#tenida de :ltiples or$anisos con la nalidadde poder cepas reco#inantes e8ectivas para la $eneracin del políero. Por lo $eneral*para poder realizar las investi$aciones se utilizan  Azotobacter * Rhizobium*

Methylobacterium y Alcaligenes. +11,

2. Análisis de Oferta y Demanda

Je acuerdo con la Asociacin =acional de @ndustrias del Pl5stico (A=@PAC)* en el aKo /'11*éxico aport el / de la produccin undial de pl5stico con ".2 illones de toneladasanuales* exportando 1./ illones de toneladas de éstas* lo 9ue corresponde al 22 de laproduccin local* ayoritariaente a <stados Unidos* y Canad5* y en enor cantidad apaíses coo Colo#ia* Chile* uateala* 7enezuela* 6rasil* Costa ica y uateala. Porotra parte* se iport en el iso aKo /.&2 illones de toneladas; toando en cuenta la

ci8ra anterior* éxico tiene $randes oportunidades de ne$ocio para la produccin depl5sticos* ya 9ue estas oportunidades para los proveedores de pl5stico en éxico crece alsustituir el de las iportaciones. Los principales estados 9ue re$istran la ayor produccinde pl5stico son el <stado de éxico* Dalisco* =uevo Len* Pue#la y el Jistrito ?ederal. +1,+/,

<l consuo de los ".2 illones de toneladas de pl5stico* producidas en el /'11 enéxico* se dividi en di8erentes sectores. Por otra parte* los principales 8a#ricantes deartículos de pl5stico se encuentran u#icados en di8erentes partes de la ep:#lica con untotal de /*!'' acro y icro epresas* por lo 9ue la u#icacin ptia para esta#lecer unaepresa sería en un punto estraté$ico cerca de éstas entidades para así ahorrar $astos deenvío a distancias lar$as. +1,+2,

 >a#la 1. -e$entacin por ercado de

Mercado Consumo Ton/

añoEnase /* 3/F* '''Consumo F3F* '''Construcción F4"* '''Automotri! 2F'* '''El"ctrico 21F* '''A#r$cola //'* '''Otros 41* '''

Total "* 2''* '''

Page 4: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 4/18

Para poder calcular el coeciente de la o8erta es necesario o#tener el consue histrico* por

lo 9ue se utilizaron los datos de la $ura 2 los cuales* des$losa la produccin del pl5stico enéxico del aKo /''3 al /'11* así coo el increento de produccin en porcentae de estesector en el ercado. <l coeciente de deanda tiene un valor de 1'/*142 toneladas. +2,

-e realizaron encuestas (7er $ura4.) en el @><- C< con el n de o#tener el an5lisis deercado de los #iopl5sticos. <l taaKo de la uestra 8ue de /' personas* toando encuenta los resultados o#tenidos se calcul el coeciente de conanza el cual es de 1'.'".

?i$ura /. Principales 8a#ricantes de pl5stico a nivel re$ional.

?i$ura 2. <volucin del ercado de pl5sticos en éxico /''3%

Page 5: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 5/18

 

Porotra parte* con los datos o#tenidos de las encuestas y toando en cuenta los datos 5srecientes (/'11) toados del Centro <presarial del Pl5stico se pudo calcular 9ue elconsuo per capita es de /3"*''' il toneladas por persona al aKo* con una deanda esde 3F4./FF illones de toneladas por epresa y nalente se o#tiene una o8erta de"*2''*'''

%.

Caracter$sticas &enerales del 'istema (ioló#ico Em)leado *Ralstonia eutropha+

?i$ura 4. Pre$untas 9ue 8ueron incluidas en la encuesta realizada en el 

Page 6: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 6/18

2.1 eneralidades y Usos del icroor$aniso

Ralstonia eutropha (conocido previaente con Alcaligenes eutrophus) es una #acteria $ra%ne$ativa 9ue no $enera esporas y $eneralente se encuentra #ao la presencia de variosetales pesados (entre los cuales estas zinc* cadio* co#alto* ercurio* ploo y croo). +1, >iene un di5etro aproxiado de '.3 M y posee varios 8la$elos para 9ue pueda

ovilizarse. +/,

Puede utilizar varios sustratos coo 8uentes de car#ono* de lo contrario la #acteria esoxidante del hidr$eno; puesto a 9ue es 9uiiolittro8o. +2, Asiiso* puede crecer #aocondiciones anaero#ias #ao la presencia de nitr$eno. +4,

<ntre sus posi#les aplicaciones y usos* se encuentran las si$uientes +", +3,0

• Uso en #iorreediacin de#ido a 9ue puede de$radar :ltiples copuestoscloroaro5ticos

• Jesarrollo de pl5sticos #iode$rada#les• @nvesti$acin con relacin a puricacin de proteínas usando R. eutropha  de#ido a

9ue tiene la ha#ilidad de $enerar su propia atriz de anidad• Capacidad de desarrollo a #ase de hidro$eno perite la posi#ilidad de 9ue $enere

eta#olitos y políeros a partir de ello

2./ pH Nptio

P. Chara#orty y cola#oradores realizaron un experiento en el cual se veía cual era ele8ecto de alientacin interitente o continua para la produccin de PHA por parte de R.

eutropha; de lo cual denotan 9ue el pH 9ue utilizaron para el creciiento en el edio yasiiso en el reactor; era de !.'. +!, -iilarente* Azhar* A#delhady y cola#oradoresinvesti$aron los di8erentes tipos de produccin so#re el rendiiento de la $eneracin dePH6; de lo cual especicaron 9ue el pH de los edios de#ía de ser de !.'. +F,

2.2 >eperatura Nptia

<n la investi$acin realizada por P. -in$h y =. Parar* o#servaron el e8ecto de teperaturaso#re el creciiento de cultivos; particularente so#re P. oleovorans* R. eutropha  y B.

megaterium. -e crecieron tanto a 2'OC (A) y a 2!OC (6) en un edio de L6. -e o#tuvo losi$uiente +&,0

 

Page 7: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 7/18

Ante tal* se o#serva una ayor cantidad de #ioasa al estar nao una teperatura de2!OC; por la cual es su teperatura ptia de creciiento.

2.4 Coposicin del edio de Cultivo Utilizado

Azhar* A#delhady y cola#oradores utilizaron una variedad de edios para la produccin delPH6 coo tal +1',0

• edio @@0 lucosa (1' $Blitro)* (=H4)/-E4  (1 $Blitro)* H/PE4  (1." $Blitro)*=a/HPE4·1/H/E (& $Blitro)* $-E4·!H/E ('./ $Blitro) y solucin de eleentos traza (1l)

• edio @@@0 lucosa (/' $Blitro)* (=H4)/-E4 (4 $Blitro)* H/PE4 (12.2 $Blitro)* $-E4·!H/E(1./ $Blitro)* Qcido cítrico (1.! $Blitro) y solucin de eleentos traza (1' l)

Ca#e encionar 9ue en este caso particular estos edios 8ueron utilizados en#iorreactores de entre /%2 litros. Asiiso* para poder 8oentar el creciiento de célulasprevio a la $eneracin del políero* se utiliz un edio enri9uecido el cual contenía extractode levadura (1'$Blitro)* polipeptona (1' $Blitro)* extracto de carne (" $Blitro) y sul8ato deaonio (" $Blitro); el cual 8ue usado para la operacin de lote alientado. +11,

2." 6alanceo del edio de Cultivo a <plear

Coo previaente encionado* se de#e de utilizar un edio des#alanceado para poder$enerar la produccin de PHA; no o#stante* no si$nica 9ue de#a de estar ausente en sutotalidad el otro nutriente.

<n #ase a los edios coentados en el inciso anterior* se puede o#servar una relacinCB= de 1F.F"! para el edio @@ ientras 9ue para el edio @@@ se o#tiene un valor de &.4/F.

-in e#ar$o* Ran$* 6ri$ha y cola#oradores han encionado otras relaciones CB= 9ue8oenta una ayor $eneracin de PH6; coo lo sería con un valor de 4' u F'. Sste :ltio

$enera el 5xio porcentae de PHA* sin e#ar$o* $enera uy #aas densidades celulares*por lo 9ue eor recoiendan un valor de CB= i$ual a 4'. +1/,

Aun9ue se pueden liitar otras sustancias* coo lo puede ser el 8s8oro y el azu8re;$eneralente se liita el nitr$eno.

2.3 A$itacin

Tiem)oTiem)o

?i$ura. Creciiento a 2'OC y a 2!OC. Ralstonia eutropha

tiene un color ca8é y se denota por Te.

Page 8: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 8/18

-e estipula un valor de !"' rp* pero es de acuerdo al experiento realizado por Azhar ycola#oradores. +12, -iilar a ese valor; Chara#orty* uthuuarappan y i##onsutilizaron una a$itacin de "'' rp; por lo 9ue se podría esperar 9ue el valor de la a$itacinreside entre estos valores aproxiadaente. +14,

2.! Aireacin

 <n varios reportes de investi$acin se ha reportado el uso del /' de saturacin conoxí$eno o sino entre 1"%/' litrosBin. +1", +13, -in e#ar$o* el icroor$aniso tra#aatanto de anera aero#ia coo anaero#ia* dependiendo de la disponi#ilidad en la cual seencuentra el nitr$eno en el entorno.

2.F Esotoleracia

2.& Concentracin de Exí$eno =o >olera#le

2.1' ?uentes de Car#ono y =itr$eno Alternativas 9ue se Pueden Utilizar

La 8uente de car#ono (en este caso) inVuye considera#leente so#re los constituyentes delPH6; de los cuales se pueden utilizar los si$uientes +,0

• olasa de caKa o #eta#el• Aceites de planta en conunto con 5cidos $rasos• Alcanos• Etros car#ohidratos sencillos

Jependiendo de su ori$en* es el tipo de ruta eta#lica 9ue inducen al icroor$aniso

,. -uta Metaólica

<n total hay ocho di8erentes rutas eta#licas para la síntesis de PHA; sin e#ar$o* para el

caso de R. eutropha; la ruta eta#lica característica del icroor$aniso es la ruta @. +1,(7er ?i$ura)

?i$ura . utas eta#licas para PHA. La ruta 5s sencilla y característica de R. eutropha es lapriera.

Page 9: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 9/18

Las enzias involucradas con sus respectivas 8unciones en esta ruta particular son0

• W%Cetotiolasa (PhaA)0 dos unidades de acetil%CoA son condensados a acetoacetil%CoA• Acetoacetil%CoA reductasa dependiente de =AJPH (Pha6)0 reduce el previo producto*

$enerando un isero () de 2%hidroxi#utiril%CoA• PHA -intetasa (PhaC)0 realiza la síntesis del políero* utilizando oneros de 2%

hidroxi#utiril%CoA

La produccin del políero se de#e a 9ue la #acteria est5 reaccionando ante undes#alance en el creciiento* $enerado por una liitacin de nutrientes disponi#le con laexcepcin de la 8uente de car#ono* la cual se antiene en a#undancia. -e induce la síntesiscuando hay una deciencia de a$nesio* azu8re* nitr$eno 8os8ato y en ocasiones deoxí$eno. +/,

. (alanceo de -eacción 0rinci)al

La reaccin de la ruta es la si$uiente +1,0

La reaccin #alanceada y analizada por pasos0

a.

2∙ C 23

 H 34

 N 7

O17

 P3

S ( AcetilCoA )→ C 25

 H 36

 N 7

O18

 P3

S ( AcetoacetilCoA )+C 21

 H 32

 N 7

O16

 P3

S (Coenzima

+/, +2, +4,

#.

C 25

 H 36

 N 7

O18

 P3

S ( AcetoacetilCoA )+2 ∙C 21

 H 26

 N 7

O17

 P3 ( NADPH )→ C 

25 H 

38 N 

7O

18 P

3S (3hidroxibutir

+", +3, +!,

?i$ura . eaccin de la ruta eta#lica @ en R.

eutropha 

Page 10: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 10/18

c.

C 25

 H 38

 N 7

O18

 P3

S (3hidroxibutirilCoA ) → [ C 4

 H 6

O2 ]n

 ( PHB )+C 21

 H 32

 N 7

O16

 P3

S(Coenzima A)

+F,

. &3 de la -eacción 0rinci)al

<n #ase a la reaccin #alanceada previaente* la XO por cada etapa de la reaccin y laener$ía $lo#al es0

a.

[−173.8 kcal

mol (  AcetoacetilCoA )−125.1

kcal

mol (Coenzima A )]−[2 (−148.3 ) kcal

mol ( AcetilCoA )]=−2.3

 kcal

mol

+1,+/,+2,

#.

[−183.4 kcal

mol (3hidroxibutirilCoA )−2 ∙127.6

kcal

mol ( NADP )]−[−173.8

 kcal

mol ( AcetoacetilCoA )−2∙125.2

k

m

+4, +", +3,

c.

[−122.8 kcal

mol ( PHB)−125.1

kcal

mol (Coenzima A)]−[−183.4

 kcal

mol (3hidroxibutirilCoA ) ]=−64.5

 kcal

mol

+!,

XO >otalY −81.2kcal

mol

<n #ase a este valor calculado* se deterina 9ue es una reaccin exer$nica; es decir*una reaccin espont5nea y 9ue ocurre con Z8acilidad[.

4. Ti)o de -eactor

!.1 Dusticacin

-e va a eplear un #iorreactor a$itado de lote con #ase cncava con los si$uientescontroladores +1,0

• pH• Exí$eno disuelto• CE/ disuelto•  >eperatura• <spua

Page 11: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 11/18

<l reactor* por otro lado* tiene la si$uiente estructura +/,0

<l proceso re9uiere de a$itacin para poderdisolver adecuadaente el oxí$eno presente en

el edio (/') ientras 9ue los controladoresde#en de antener en el ran$o las condicionesde teperatura y pH; ya 9ue son intervalosconsidera#leente pe9ueKos (\1OC y \'.! pH*respectivaente).

Por otro lado* la #ase cncava perite 9ue seextrai$a lo 5s posi#le de las sustancias y elproducto presente* evitando pérdidasinnecesarias al i$ual de 9ue es ucho 5s 85cil.+2,

!./ 7entaas y Jesventaas del eactor a Utilizar

Las ventaas 9ue presenta un reactor tipo lote es 9ue perite 9ue este hoo$éneo laezcla* tanto con respecto a las $radientes de teperatura al i$ual 9ue con lasconcentraciones de $ases y nutrientes. +4,

-in e#ar$o* ta#ién perite 9ue se vaya acuulando la $eneracin de desechos locual puede perudicar al icroor$aniso o por otro lado la concentracin de producto puedeser tal 9ue actué coo inhi#idor en al$unos casos. +",

Asiiso* la a$itacin; la cual perite 9ue haya hoo$enizacin de las sustancias;puede causar estrés a los icroor$anisos de#ido al es8uerzo cortante 9ue estos $eneran.

Coo tal* se trata de un tan9ue a$itado

!.2 -istea de Eperacin

<n los estudios realizados por Azhar* A#delhady y cola#oradores; se o#servaron lascondiciones de produccin en lote* lote de dos 8ases y lote alientado. Las condiciones decada uno 8ueron las si$uientes +3,0

• Lote0 pH de !.'* a teperatura de 2'OC con /' de E/ disuelto a una a$itacin de!"' rp

• Lote de dos 8ases0 inocular atraz con 1'' l de edio nutritivo incu#ados a 2'OCpor /4 h a 1"' rp. Posteriorente* se o#tienen las #acterias y se tra#aa en un#iorreactor de / litros #ao un a#iente liitado en nitr$eno

• Lote alientado0 uso de un #iorreactor de 2 litros; con voluen inicial de 1./ litros deedio con 3%! $raos de R. eutropha A>CC 1!3&!. <l pH se aust a !.'* con unavelocidad de a$itacin de !"' rp con /' de oxí$eno disuelto

<ntre los tres étodos epleados* se deterin 9ue el ayor rendiiento o#tenido parala produccin de PHA 8ue con el de lote alientado* usando una alientacin de pulso de'."! litrosBh y '.F litrosBh respectivaente; con concentraciones de '.'"& $Bh y '.'!/ $Bh de

?i$ura . eactora$itado de #ase

cncava

Page 12: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 12/18

$lucosa y sacarosa respectivaente. +!, La concentracin 5xia de PH6 o#tenida 8ue de1'."2 $Blitro; representando el 34."/ del voluen total epleado y tras un periodo de 23horas. <sto contrasta si$nicativaente con los si$uientes datos +F,0

• Lote0 después de F' horas* se o#tuvo una concentracin de PH6 de '.F' $Blitro* elcual representa el F.43 del contenido total

• Lote de dos 8ases0 después de 23 horas* se o#serva#a una concentracin delpolíero de F.11 $Blitro* siendo el 3'.2 del contenido

<n #ase a estos datos* lo eor es utilizar el reactor #ao lote alientado.

!.4 Condiciones de Eperacin

<n #ase a la operacin del punto previo* se utilizan las si$uientes condiciones para uncreciiento ptio del icroor$aniso y $eneracin del eta#olito en cuestin +&,0

•  >eperatura0 se antiene a 2'OC* con una variacin de \1OC• pH0 auste inicial a ! con variacin \'.1•

A$itacin0 !"' rp• Exí$eno disuelto0 se antenía a /' por encia de la saturacin del aire

!." Coposicin del edio de Cultivo a <plear

5. Escalamiento

Para poder realizar un escalaiento exitoso* en este tipo de procediiento se tienen 9ueconsiderar varios par5etros coo son los dos Vuos de pulso de $lucosa y sacarosa para unreactor ?ed%6atch a$itad. -in e#ar$o* el pro#lea recae en las nuevas concentraciones enel reactor. -e realizaron los c5lculos considerando la deanda* la cual es la iportacin9ue éxico o#tuvo en el aKo /'11 de /* &/4*"'' toneladas lo 9ue e9uivale a /.&/4"<]1/$raos por aKo* por lo 9ue si se 9uiere satis8acer esta deanda se necesita1*2!1*/"3.21F litros por car$a. >oando en cuenta estos resultados* podeosconcluir 9ue los c5lculos no son los adecuados ya 9ue no existe un reactor con esacapacidad.

6. &rá7cas de modelado

Para realizar el odelado se utiliz el pro$raa 6ereley adonna* los cuales se o#tuvieronlas si$uientes $r5cas0 

Page 13: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 13/18

r5ca1. An5lisis o#tenido de la concentracin de Vuo de $lucosa yla 6ioasa por hora.

r5ca/. An5lisis o#tenido de la concentracin de $lucosa* la6ioasa y el consue de oxí$eno por hora.

r5ca2. An5lisis o#tenido de la tasa de consuo de $lucosa* la#ioasa por hora.

r5ca2. An5lisis o#tenido de la tasa de consuo de oxi$eno* la#ioasa por hora.

Page 14: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 14/18

8uentes de información

1. @ntroduccin

+1* /* 2* 4, udni* <. (/''F.) TPolyhydroxyalanoates%PHA. Compostable Polymer Materials.<lsevier. E#tenido el /4 de arzo de /'12 de0 http0BB#oos.$oo$le.co.xB#oos^idY_r`InFzl<Cbp$YPA/1bredirescYyvYonepa$eb9b8Y8alse

+"* 3* !, Chen* %`. (s.8.) TPlastics Copletely -ynthesized #y 6acteria0Polyhydroxyalanoates. Springer!erlag Berlin "ei#elberg. (p.1&) J.E.@0 1'.1''!B&!F%2%34/%'2/F!"/

+F* 11, 7olova* >. (/''4.) T. Polyhy#roxyal$anoates% Plastic Material o& the '(st  Century .

(pp.) =ova0 United -tates o8 Aerica. E#tenido el 3 de ayo de /'12 de0http0BB#oos.$oo$le.co.xB#oos^idYEzRdue?2Cbp$YPA/blp$YPA/bd9Yhistorical]aspects]o8]polyhydroxyalanoatesbsourceY#lbotsYLA32!`@d/bsi$Y_v<1d-&"GHrd8J?1?/zGF7'J@bhlYenbsaYbeiYDH/@UcG1=@''$D$RH@6Ibs9iY/bredirescYyvYonepa$eb9Yhistorical/'aspects/'o8 /'polyhydroxyalanoatesb8Y8alse

Page 15: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 15/18

+&* 1', -udesh* .; A#e* H. y Joi* R. (/'''). T-ynthesis* -tructure and Properties o8Polyhydroxyalanoates0 6iolo$ical Polyesters. Elsevier Progress in Polymer Science.E#tenido el 3 de a#ril de /'12 de0 http0BB43.2F.32.1&/BailBl$.php^doiY1'.1'13B-''!&%3!''('')'''2"%3burlYaH'cJovL/xpRdl#i"vccvc/=p#G?nyFxC4xJ</L1IJc"L>R2JAlUyEJAID>@1IJAz=-'/Ln6_$2J2J

/. An5lisis de E8erta y Jeanda

 +1,Eportunidades de ne$ocio para proveedores de pl5stico en éxico.(/'1/). E#tenido el 3de ayo del /'1/ de0 http0BBIII.proexico.$o#.xBproveedoresBoportunidades%de%ne$ocio%para%proveedores%de%plastico%en%exico.htl

+/,Cantera* -. (/'1/). -u#e exportacin sector del pl5stico. E#tenido el 3 de ayo del /'12de0 http0BBIII.sie.$o#.xBsieBportalBnotieventosBasnoticias.asp^idY3/3!

+2, Conde* . (/'1/). Presente 8utro de la industria del pl5stico en éxico. E#tenido el 3 deayo del /'12 de0

http0BBIII.pt9.peex.coBproductosyserviciosBeventosdescar$asBJocuentsB?oro/'P<</'Petro9uC2AJicaB/'1/B'2/'ercado/'plC2A1sticos/'/'1/.pd8 

2. Características enerales del -istea 6iol$ico <pleado (Ralstonia eutropha)

+1* 4* ", Ralstonia eutropha. (/'12.) T6acteria enoes. EMB)EB*. E#tenido el 2 de ayode /'12 de0 http0BBIII.e#i.ac.uB/canB$enoesB#acteriaBalstoniaeutropha.htl

+/* 2, adi$an* .>.* artino* D. et al. (/''&.) TCapitulo 2. La Jiversidad icro#iana0Joinio Bacteria* las Proteo#acterias. Broc$% Biologia #e los Microorganismos. Joceava<dicin. (pp.4"1%4"/.) Peason%Addison Gesley0 <spaKa.

+3, Larsen* . y Po$liano* . (/'12.) TRalstonia eutropha. Microbe+i$i,enyon College.E#tenido el 2 de a#ril de /'12 de0http0BBicro#eIii.enyon.eduBindex.phpBalstoniaeutropha

+!, Chara#orty* P.; uthuuarappan* . et al. (/'1/.) TPHA Productivity and Rield o8Ralstonia eutropha Ghen @nterittently or Continuously ?ed a ixture o8 -hort Chain ?attyAcids. -ournal o& Biome#icine an# Biotechnology . E#tenido el 4 de a#ril de /'12 de0http0BBIII.hindaIi.coBournalsB#riB/'1/B"'31"2B

+F* 1'* 11* 12* 1", <l%-ayed* A.A.; A#delhady* H.. et al. (/''&.) T6atch Production o8Polyhydroxy#utyrate (PH6) #y Ralstonia and Alcaligenes latus Usin$ 6ioreactor JierentCulture -trate$ies. -ournal o& Applie# Sciences Research. E#tenido el 11 de arzo de /'12de0 http0BBIII.aensiIe#.coBasrBasrB/''&B""3%"34.pd8  

+&, -in$h* P. y Parar* =. (/'11.) T@solation and Characterization o8 >Io =ovelPolyhydroxy#utyrate (PH6)%Producin$ 6acteria. A&rican -ournal o& Biotechnology . E#tenidoel 12 de arzo de /'12 de0 http0BBIII.acadeicournals.or$Ba#BPJ?Bpd8/'11B3DunB-in$h/'and/'Parar.pd8 

Page 16: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 16/18

+1/, Ran$* R.H.; 6ri$ha* C.D. et al. (/'11.) TEptiization o8 roIth edia Coponents 8orPolyhydroxyalanoate (PHA) Production 8ro Er$anic Acids #y Ralstonia eutropha. Srpinger

 Applie# Microbiology an# Biotechnology . E#tenido el 1" de arzo de /'12 de0http0BBIII.nc#i.nl.nih.$ovBpu#edB/'"2"433 

+14, Chara#orty* P.; uthuuarappan* . y i##ons* G.. (/'1/.) TPHA Productivity and

 Rield o8 Ralstonia eutropha Ghen @nterittently or Continously ?ed a ixture o8 -hort Chain?atty Acids. "in#ai Publishing Corporation-ournal o& Biome#ince an# Biotechnology .E#tenido el ! de ayo de /'12 de0 https0BBIII.$oo$le.coBurl^saYtbrctYb9YbesrcYsbsourceYIe#bcdY4bvedY'C<R`?AJburlYhttp2A/?/?doInloads.hindaIi.co/?ournals/?#ri/?/'1//?"'31"2.pd8beiYaPa@URL6tJ''`734C@CAbus$YA?`C=H7y8I4Des`l<CG`vE1J"1uuAbcadYra

+13, Cra* . (/''&.) Tenoic 7ieI o8 <ner$y eta#olis in Ralstonia eutropha H13. -ournal o& Molecular Mirobiology an# Biotechnology . E#tenido el ! de ayo de /'12 de0http0BBIII.ar$er.coBArticleB?ull>extB14/F&2

4. uta eta#lica

+1, Chen* %`. (s.8.) TPlastics Copletely -ynthesized #y 6acteria0 Polyhydroxyalanoates.Springer!erlag Berlin "ei#elberg. (p.1&) J.E.@0 1'.1''!B&!F%2%34/%'2/F!"/

+/, -udesh* .; A#e* H. y Joi* R. (/'''). T-ynthesis* -tructure and Properties o8Polyhydroxyalanoates0 6iolo$ical Polyesters. Elsevier Progress in Polymer Science.E#tenido el 3 de a#ril de /'12 de0 http0BB43.2F.32.1&/BailBl$.php^doiY1'.1'13B-''!&%3!''('')'''2"%3burlYaH'cJovL/xpRdl#i"vccvc/=p#G?nyFxC4xJ</L1IJc"L>R2JAlUyEJAID>@1IJAz=-'/Ln6_$2J2J

". 6alanceo de la eaccin Principal

+1, =o#es* .A..; Durase* L. et al. (1&&&.) TroIth and inetics o8 in vitro poly(+,%(%)%2%hydroxy#utyrate) $ranules interpreted as particulate polyerization Iith coalescence.Macromolecular Rapi# Communications.

+/, Acetyl%CoA. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectYAC<>RL%CEA

+2, 2%Acetoacetyl%CoA. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>ABneI%ia$e^o#ectYAC<>EAC<>RL%CEA

+4,  co%A%-H. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectYCE%A 

+", (R)%2%hydroxy#utanoyl%CoA. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectYCPJ%3"'

+3, =AJPH. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectY=AJPH

Page 17: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 17/18

+!, =AJP]. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectY=AJP

+F, Poly+()%2%hydroxy#utyrate,. (/'12.) Polysciences/ *nc.. E#tenido el 3 de ayo de /'12de0 http0BBIII.polysciences.coBCatalo$BJepartentBProductB&FBcate$oryid%%/F3Bpa$eindex%%1Bproductid%%F'FB

3. XO de la eaccin Principal

+1, Acetyl%CoA. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectYAC<>RL%CEA

+/, 2%Acetoacetyl%CoA. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>ABneI%ia$e^o#ectYAC<>EAC<>RL%CEA

+2, co%A%-H. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectYCE%A 

+4, (R)%2%hydroxy#utanoyl%CoA. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectYCPJ%3"'

+", =AJPH. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectY=AJPH

+3, =AJP]. (/'12.) Metacyc. E#tenido el 1 de 8e#rero de /'12 de0http0BB#iocyc.or$B<>AB=<G%@A<^typeYCEPEU=Jbo#ectY=AJP

+!, Poly+()%2%hydroxy#utyrate,. (/'12.) Polysciences/ *nc.. E#tenido el 3 de ayo de /'12de0 http0BBIII.polysciences.coBCatalo$BJepartentBProductB&FBcate$oryid%%/F3Bpa$eindex%%1Bproductid%%F'FB

!. >ipo de eactor

+1* 3* !* F* &, <l%-ayed* A.A.; A#delhady* H.. et al. (/''&.) T6atch Production o8Polyhydroxy#utyrate (PH6) #y Ralstonia and Alcaligenes latus Usin$ 6ioreactor JierentCulture -trate$ies. -ournal o& Applie# Sciences Research. E#tenido el 11 de arzo de /'12de0 http0BBIII.aensiIe#.coBasrBasrB/''&B""3%"34.pd8 

+/* 2, Jish 6otto >ans. (/'12.) Bel#ing. E#tenido el ! de ayo de /'12 de0http0BBIII.#eldin$tan.coBproductsBdish%#otto%tansBde8ault.htl

+4* ", eactor Jesi$n. (/''!.) E#tenido el ! de ayo de /'12 de0https0BBIII.$oo$le.coBurl^

saYtbrctYb9YbesrcYsbsourceYIe#bcdY!bvedY'C<c`?AburlYhttp2A/?/?1"'.12".1!/.///?coursein8o/?a#e4F1a%"F1a/?reactors/"/'lec/"/'4/"/'stu.pptbeiY3&%@UaCuERF`-DooH$JAbus$YA?`C=H29x?>FtRvnhasLsx6LDnz`b#vY#v.4"&3''F!*d.eGUbcadYr

Page 18: Producción PHB

7/17/2019 Producción PHB

http://slidepdf.com/reader/full/produccion-phb 18/18

Anexos

 z=√  (20 )(0.05)(0.99)(0.01)

=10.05

Consumo per capita=5.3millonestoneladas

(20 personas ) (1año ) =0.256millones tons/ personas∗año

 Demanda= (2700 empresas ) (0.256millonesde tons ) (0.99 )=684.288millonesde tons porempresa

Oerta=¿ 2*"!F*'''] /*&/4*"''%1*/'/*"'' Y "*2''*'''

/''" /''3 /''! /''F /''& /'1' /'11 /'1/44'''''.''

43'''''.''

4F'''''.''

"''''''.''

"/'''''.''

"4'''''.''

8(x) Y 1'/14/.F3x % /''/'4!31.&f Y '.F&

0roducción anual

 

Linear ()

Año

Toneladas