Development of routes to acrylic and propionic acid production by fermentative process from sugar

• Grant number: 08/03694-5
• Support Opportunities: Program for Research on Bioenergy (BIOEN) - Research Partnership for Technological Innovation (PITE)
• Start date: May 01, 2010
• End date: April 30, 2014
• Field of knowledge: Engineering - Chemical Engineering
• Agreement: BRASKEM
• Principal Investigator: Rubens Maciel Filho
• Grantee: Rubens Maciel Filho
• Host Institution: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brazil
• City of the host institution: Campinas
• Company: Braskem S/A (Filial)
• Associated researchers: Betânia Hoss Lunelli ; Caliane Bastos Borba Costa ; Carlos Eduardo Vaz Rossell ; César Benedito Batistella ; Daniel Ibraim Pires Atala ; Maria Regina Wolf Maciel ; Marina Oliveira de Souza Dias

Abstract

O contínuo desenvolvimento de processos fermentativos de baixo custo e altamente eficientes para produção de ácidos orgânicos cria novas oportunidades para produção de produtos químicos a partir de fontes renováveis. De fato a conjunção de biologia molecular combinada com os recentes e futuros avanços da engenharia de processos podem tornar-se o fundamento para a produção de uma ampla variedade de produtos industriais a partir de fontes renováveis. Por outro lado com a disponibilidade de açúcares fermentescíveis a partir da cana e o domínio de tecnologias da fermentação juntamente com a escolha das condições adequadas de fermentação e do microrganismo é possível à obtenção de produtos intermediários que possibilitem o desenvolvimento de produtos químicos de bom valor agregado a partir de fontes renováveis. Apesar disso, os processos biotecnológicos ainda não são economicamente comparáveis com os processos químicos convencionais. Um dos principais motivos é o fato dos produtos de interesse estar muito diluídos em soluções aquosas, tornando assim, o custo do processo de "downstream" um fator economicamente limitante em processos biotecnológicos. Associado a isto, em muitos casos as conversões são relativamente muito baixas, quando comparadas com os processos químicos convencionais. Uma rota alternativa e menos custosa é acoplar processos biotecnológicos com rotas químicas que não sejam agressivas ao meio ambiente e que ainda sejam baseadas em fontes renováveis. A produção do ácido acrílico e do ácido propiônico a partir do ácido láctico são processos com potencial para serem competitivos, e têm atraído muitos cientistas e engenheiros para estudar o desenvolvimento destes processos seguindo a rota da desidratação e redução, respectivamente. Para a viabilidade econômica é importante, além dos processos, ter-se ácido láctico a preços também competitivos. A desidratação do ácido láctico para produção do ácido acrílico é um processo viável, no entanto melhoras ainda são necessárias para torná-lo mais competitivo, além do desenvolvimento de novos processos para a sua obtenção. De fato, a desidratação química catalítica do ácido láctico para ácido acrílico requer elevadas temperaturas e a produtividade de ácido acrílico é baixa. Como na maioria das fermentações de ácidos orgânicos, a fermentação do ácido propiônico é inibida por pH ácido e por altas concentrações de produto, consequentemente a tecnologia de fermentação para produção do ácido propiônico é limitada por baixa produtividade de fermentação e baixa concentração de produto. Além disso, a fermentação do ácido propiônico é heterogênea, isto é, além do ácido outros bioprodutos são formados, ocasionando assim, baixo rendimento do produto, grande dificuldade na separação e purificação do produto, além de alto custo. Em relação ao exposto acima, este projeto de pesquisa busca desenvolver processos combinando-se as vias biotecnológicas e químicas para a obtenção de ácido acrílico e ácido propiônico a partir do ácido láctico e também, explorar outras rotas metabólicas economicamente viáveis para produção do ácido acrílico e propiônico. (AU)