El objetivo del proyecto es el desarrollo de un proceso de fermentación a partir de Syngas (gas de síntesis) para obtener ácido acético y etanol a escala piloto. El desafío consiste en implementar y llevar a cabo un proceso biológico usando un gas de síntesis (como sustrato) en un medio líquido para la producción de ácido acético y etanol usando bacterias acetogénicas como biocatalizador. CENER juega un papel relevante en el proyecto donde participa como centro tecnológico a cargo de la adaptación del microorganismo acetogénico al consumo de syngas y del escalado del proceso, de 5 mL a 20 L.
El proyecto persigue los siguientes objetivos:
• Análisis del estado del arte de la producción de alcoholes y ácido acético a partir del gas de síntesis por fermentación a partir de datos bibliográficos.
• Selección de 3 cepas acetogénicas para el proceso de fermentación
• Desarrollo de la configuración del proceso de fermentación, considerando parámetros como el flujo de gas de
síntesis, estrategias de solubilización del gas de síntesis en el medio de fermentación, métodos de cultivo de microorganismos, etc. Todo esto será transferido a un biorreactor que será sometido a modificaciones que permiten hacer la configuración del proceso seleccionado
• Ampliar el proceso de fermentación del gas de síntesis con el proceso seleccionado y optimizado: después de una fase de matraz, necesaria para adquirir conocimientos sobre la gestión y el crecimiento de la cepa microbiana, se llevarán a cabo ensayos de 2-3 L con el fin de optimizar la proceso en biorreactor. Una vez optimizado este volumen, se escalará aproximadamente 10 veces más (biorreactor 40L) para validar, optimizar y extraer información sobre el proceso de fermentación.
• Realización de un estudio de viabilidad del proceso a través de los resultados obtenidos en las pruebas piloto
• Estudio de las posibilidades de adaptación del gas de síntesis industrial a los requisitos de fermentación. El gas de síntesis producido por gasificación contiene una serie de compuestos (derivados de azufre, nitróxidos, etc.) que son tóxicos para los microorganismos y deben ser eliminados total o parcialmente de acuerdo con su
toxicidad y la sensibilidad del microorganismo de fermentación.
Hitos alcanzados en SYN2OL:
• Selección de C.ljungdahlii como microorganismo fermentador más adecuado para el perfil composicional del gas de síntesis suministrado por la empresa tractora.
• Adaptación de la cepa al consumo de syngas (única fuente de carbono), eliminando la adición de azúcares (fructosa en este caso) para la producción de ácido acético y etanol a escala de laboratorio.
• Escalado y diseño de proceso del cultivo de C.ljungdahlii hasta un volumen de 1L.
• Adaptación de un reactor tipo CSTR a los requerimientos propios de proceso y de microorganismo tales como:
o Desarrollo y colocación de un microsparger para entrada de syngas en reactor.
o Diseño de proceso incluyendo caudalímetros de entrada y salida y venteo para eliminación de syngas no utilizado.
o Desarrollo e implementación de técnica de muestreo de gas en fermentador durante el proceso.
• Desarrollo de tres fermentaciones es semicontinuo, utilizando el gas de síntesis generado por la empresa
tractora, obteniendo en torno a 25 g/L de producto.
• Caracterización completa del gas de síntesis producido en la planta de HERA y evaluación de la tolerancia del
microorganismo a los inhibidores presentes en el mismo.
• Estudio de viabilidad del proceso donde se plantean alternativas para mejorar la eficiencia del proceso.
