FLEXIZYME: Plataforma biotecnológica enzimática flexible y adaptable para la producción industrial sostenible de aminas grasas de origen biológico a partir de residuos

biotecnología industrial : estufa de laboratorio de ITENE

FLEXIZYME propone desarrollar una plataforma innovadora e interdisciplinar para obtener aminas grasas de alta calidad a partir de subproductos ricos en grasas y proteínas Esta plataforma diseñará y utilizará enzimas avanzadas a través de herramientas bioinformáticas e inteligencia artificial para optimizar e integrar los procesos de producción, innovar en los sistemas de monitorización de reactores, y abordar los desafíos en el escalado contribuyendo a una producción comercial de aminas grasas más verde y sostenible.

Contexto

Las aminas grasas (FA) son compuestos versátiles con aplicaciones en diversas industrias, que destacan por su combinación entre propiedades catiónicas y tensioactivas, que las convierten en ingredientes esenciales en múltiples formulaciones y procesos. En cosmética, las FA se emplean como emulsionantes, acondicionadores y agentes antimicrobianos en cremas, lociones, champús y acondicionadores para el cabello, mejorando la estabilidad, textura y suavidad de los productos. En el sector de detergentes, las FA se utilizan como tensioactivos, antiestáticos y suavizantes de telas, optimizando la limpieza, la estabilidad de la espuma y la suavidad de las prendas. En la agricultura, las FA son componentes cruciales en formulaciones de productos que protegen los cultivos, como fungicidas activos, adyuvantes o agentes sinérgicos, garantizando el control de plagas y la salud de las plantas. Asimismo, las FA también se utilizan en la formulación de fertilizantes, mejorando la eficiencia y eficacia de estos productos y, por tanto, reduciendo su uso.

No obstante, el método convencional de producción de FA presenta varias limitaciones y preocupaciones ambientales, lo que ha llevado a la búsqueda de alternativas más sostenibles. Estos desafíos han impulsado la exploración de métodos de producción alternativos que ofrezcan soluciones más circulares, sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.

En este contexto, la biotecnología industrial está transformando el panorama industrial europeo, impulsando la innovación y la sostenibilidad. Se prevé que este sector experimente un Crecimiento Anual Compuesto del 14% entre 2023 y 2030, impulsado por sinergias entre iniciativas gubernamentales globales y avances tecnológicos. Sin embargo, la adopción generalizada de procesos biotecnológicos aún enfrenta desafíos, incluyendo la dificultad de escalar la producción, la optimización de procesos complejos y la falta de un enfoque holístico que integre todos los parámetros críticos. En este sentido, la integración de la biotecnología industrial en la producción de aminas grasas ofrece una solución a las limitaciones actuales, promoviendo prácticas más sostenibles y eficientes

Resumen y objetivos

El proyecto FLEXIZYME tiene como objetivo principal contribuir a la transición hacia procesos biotecnológicos industriales más ecológicos para la obtención de una variedad de productos bio-basados competitivos en coste, a través de la valorización circular, sostenible y eficiente de subproductos orgánicos. Este objetivo se alcanzará mediante el desarrollo de una plataforma biotecnológica que cubra todas las etapas del proceso (upstream, midstream y downstream), incorporando tecnologías de vanguardia, ingeniería de biocatalizadores, diseño de reactores y procesos, control y optimización, todo ello bajo un enfoque interdisciplinario y sistémico de innovación.

Objetivos Específicos del Proyecto FLEXIZYME:

Desarrollar una plataforma biotecnológica flexible y adaptable para la producción sostenible de FA a partir de subproductos.
Desarrollar procesos biotecnológicos con mejor eficiencia y escalabilidad para la síntesis de FA.
Mejorar la rentabilidad y diseñar enzimas para superar las limitaciones en los procesos biotecnológicos industriales.
Desarrollar un diseño de proceso integrado y un sistema de monitoreo en tiempo real para la síntesis enzimática de FAs.
Validar la plataforma biotecnológica y su implementación industrial.
Realizar una evaluación Tecno-Económica y una Evaluación del Ciclo de Vida para analizar el desempeño económico y ambiental del proceso en su totalidad.
Fomentar la colaboración interdisciplinaria, el intercambio de conocimientos y la difusión de los resultados del proyecto para impulsar la innovación y la implementación industrial en el sector biotecnológico.

Consorcio

Para conseguir los objetivos anteriormente mencionados, se ha conformado un consorcio de 19 socios :

INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL EMBALAJE, TRANSPORTE Y LOGÍSTICA (España) – Coordinador del proyecto
COMPANIA OLEICOLA DE REFINACION Y ENVASADO SA (España)
KEUKEN & DE KONING BV (Países Bajos)
Rhodia Laboratoire du Futur (Francia)
ETHNIKO KENTRO EREVNAS KAI TECHNOLOGIKIS ANAPTYXIS (Grecia)
ETHNICON METSOVION POLYTECHNION ATHINA (Grecia)
AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (España)
BIO BASE EUROPE PILOT PLANT VZW (Bélgica)
LIPIDOS SANTIGA SA SANTA PERPETUA DE MOGODA (España)
UNIVERSITA DI PISA (Italia)
PROIONTA GIS VOIOU ANONYMOS VIOMICHANIKI EMPORIKI ETAIREIA KOZANI (Grecia)
RIJKSUNIVERSITEIT GRONINGEN (Países Bajos)
CLUSTER VIOOIKONOMIAS KAI PERIVALLONTOS DYTIKIS MAKEDONIAS Kozani, Greece
GECCO BIOTECH BV GRONINGEN (Países Bajos)
LAVANTIA NATURE SL L ALCUDIA (España)
ENCO SRL Napoli (Italia)
SPECIALTY OPERATIONS FRANCE (Francia)
PROCESS DESIGN CENTER BV (Países Bajos)
ROELMI HPC SRL (Italia)

El papel de ITENE en FLEXIZYME

El plan de trabajo del proyecto FLEXIZYME consiste en 9 paquetes de trabajo interconectados, siendo ITENE el Coordinador del Proyecto.

ITENE aporta su experiencia en el desarrollo de procesos, diseño de enzimas y optimización de procesos biocatalíticos. Asimismo, tenemos amplia experiencia en la escalabilidad de procesos biotecnológicos en planta piloto y en la aplicación del conocimiento propio en diversos sectores, y también validamos las tecnologías desarrolladas.

Además de desempeñar el papel de coordinador de proyecto asociado al WP9, ITENE trabajará junto con los socios del proyecto en el WP5 para el desarrollo holístico de procesos biotecnológicos mejorados para la producción de FA a partir de materias primas sostenibles.

Los objetivos específicos son:

Identificar enzimas adecuadas y comprender sus características para una posible ingeniería.
Evolucionar estas enzimas utilizando enfoques in silico e in vitro para seleccionar variantes de alto rendimiento bajo ciertas condiciones de proceso.
Mejorar la eficiencia enzimática mediante la optimización de la producción y formulación de enzimas.
Explorar variantes enzimáticas óptimas para el reciclaje de cofactores y reacciones en cascada para mejorar la viabilidad del proceso.
Optimizar los parámetros y condiciones del proceso e identificar las condiciones y el reactor óptimos con las mejores variantes enzimáticas para maximizar la productividad en los sectores objetivo.