ro ICECHIM Rezultate ICECHIM - Rezultate in Cercetare

Producerea de acid ferulic, 2,3 butandiol si biostimulanti microbieni pentru plante din biomasa lignocelulozică printr-un proces de două etape în cascada

 

Proiectul "Producerea de acid ferulic, 2,3 butandiol si biostimulanti microbieni pentru plante din biomasa lignocelulozică printr-un proces de două etape în cascada (DEBUT)" are ca scop dezvoltarea unui proces de biorafinare la scara mica, cu doua etape: 1) pre-tratamentul biomasei cu solventi eutectici naturali (NaDES) si 2) producerea   într-o singura etapa a unui produs chimic versatil, 2, 3 Butandiol (2, 3-BD), pornind de la biomasa pre-tratată cu NaDES, printr-un proces de zaharificare fermentare simultane (SSF), efectuate de către un consorţiu microbian de biostimulanti pentru plante. Principalele produse biochimice care rezultă din procesul de biorafinare sunt acizii fenolici, în special acidul ferulic, şi 2, 3-BD. Acizii fenolici se adreseaza în principal industriilor legate de îngrijreasanatatii, în timp ce 2, 3-BD este un produs chimic versatil, cu o piaţă de creştere rapidă. Procesul de biorafinare propus produce, de asemenea, inputuri agricole, cum ar fi lignina, produsele minerale şi biostimulantii pentru plante microbieni. Un prim element de noutate al proiectului îl reprezinta utilizarea unui consortiu de microorganisme biostimulante pentru plante, pentru zaharificarea si fermentarea simultană a biomasei pretratate. Conform cunoştinţelor noastre, o astfel de abordare nu a fost încă realizata. În acest proces nu există produse secundare –  celuloza recalcitranta, care nu a fost transformata în 2, 3-BD, împreună cu biomasa inclusă, a microorganismelor benefice plantelor, este un input inovativ în tehnologiile agricole -  un biostimulant pentru plante microbian. Poiectul DEBUT propune o nouă abordare a biorafinării la scară mică, compatibilă cu o exploataţie agricolă, care valorifică fluxurile laterale din agricultură, cu recuperarea mineralelor şi ligninei (precursor principal al materiei organice a solului) pentru utilizare în agricultură şi producerea unui input agricol inovator, un biostimulant pentru plante microbian. Proiectul propune un proces biotehnologic cu două etape în cascadă, care converteşte excesul de biomasă lignocelulozică în produse biochimice (acizi fenolici, 2, 3 B-D), cu valoare adăugată şi piaţă cu creştere rapidă. Principalele soluţii inovatoare, NaDES şi biostimulantul microbian pentru plante, sunt investigate pentru potenţialele lor efecte adverse printr-o baterie de tehnici de ultimă generaţie, în partneriat trans-național, pentru a se asigura că acestea nu afectează productivitatea ecosistemului natural.

  1. InstitutulNaţional de Cercetare-DezvoltarepentruChimie şi Petrochimie– ICECHIM, dr.  bioch. Florin Oancea, director proiect
  2. NorGenoTech AS, Totenvegen 2049, 2848 Skreia, Norway, dr. Sergey Shaposhnikov,responsabilproiect
  3. Norwegian Institute for Water Research - NIVA (NorskInstitutt for Vannforskning – NIVA), dr. Steven Brooks, responsabil proiect
  4. Teso Spec Srl, Str. Muncii nr. 53, 915200 Fundulea, dr. Florentina Georgescu, responsabilproiect

Obiectivele proiectului de DEBUT sunt: (i) elaborarea și evaluarea procesului de pre-tratare a biomasei cu solvenți eutectici din componente naturale și feruoilesterază (FAE); (ii) optimizarea procesului de fermentație în stare (semi) solidă a biomasei pre-tratate, cu consorții microbiene cu activitate de biostimulant al plantelor și (iii) testarea în condiții relevante a modelului demonstrativ și a produsului biostimulant pentru plante.

 

 

S-au elaboratmodeleși proceduri experimentale pentru: (i) sinteza si caracterizarea de structuri moleculare inovative pentru prepararea NaDES; (ii) obținerea si caracterizarea acizilor fenolici si a dimerilor/complecsilor acestora din substrat lignocelulozic; (iii) obtinerea unui biostimulant pentru plante pe baza de consortiu microbian si recuperarea 2,3 butandiolului rezultat din fermentarea si zaharificarea simultana a substratului celulozic pre-tratat

S-a realizat și testat parțial modelele pentru: (i) prepararea și caracterizarea NaDES și (ii) obtinerea unui biostimulant pentru plante pe baza de consortiu microbian si recuperarea 2,3 butandiolului rezultat din fermentarea si zaharificarea simultana a substratului celulozic pre-tratat

Au fost depuse  2 cereri de brevet de invenție, Procedeu de stimulare a  producerii de 2,3 butan-diol în timpul fermentației semi-solide, autori F. Oancea, D. Constantinescu-Aruxandei, I. Răut, M. Constantin, și Procedeu de înalt randament pentru testarea activității de biostimulant pentru plante.