Proyectos
Propuesta de un modelo multiescala para producir 1,3-propanodiol en una biorefinería en Ecodiesel Colombia S.A.
Resumen
La obtención de PDO mediante fermentación de Clostridium ha sido ampliamente estudiada por el grupo de investigación de Bioprocesos y Bioprospección donde se han ejecutado y se siguen ejecutando varias tesis de maestría y de doctorado. El grupo inició investigaciones en 1995 a partir del aislamiento de cepas de Clostridium productoras de solventes, posteriormente se realizaron un gran número de estudios bioquímicos y moleculares. Entre los últimos estudios para la obtención de PDO, destaca la optimización del medio de cultivo, el análisis de proteómica, obtención de mutantes, la secuenciación y anotación del genoma y la tesis de doctorado de Luis Miguel Serrano, la cual culminó en el 2016 y tuvo una distinción laureada. Este último trabajo, consistió en el desarrollo de un modelo metabólico de escala genómica, el cual fue validado satisfactoriamente empleando datos experimentales tanto en estado estacionario como en estado dinámico. A partir de la madurez del grupo de investigación Bioprocesos y Bioprospección, y el interés de Ecodiesel Colombia S.A., se logró una vinculación estratégica y se ejecutó el macroproyecto “Programa estratégico para la biotransformación sostenible de glicerina cruda en 1,3-Propanodiol y prospectiva para desarrollar una biorefinería en Ecodiesel Colombia S.A.”. Dicho proyecto estuvo financiado entre los años 2013 y 2015 por la convocatoria 562 de Colciencias. Entre los principales resultados del macroproyecto está el desarrollo de un modelo de una biorefinería para producir PDO con capacidad mínima de procesamiento de glicerol igual a 13 mil toneladas al año. La simulación del modelo estuvo centrada en los procesos aguas abajo del biorreactor, es decir las etapas de separación y purificación del PDO. A partir de los análisis técnico-económicos se estimó que la biorefinería en efecto es viable al mejorar los ingresos anuales. No obstante, durante el desarrollo del modelo de la biorefinería se realizaron suposiciones en la etapa del biorreactor. Durante este primer modelo se asumió el biorreactor como una caja negra, es decir que en el análisis de sensibilidad técnico-económico de la biorefinería, las perturbaciones al biorreactor están restringidas al modelado típico de caja negra donde pocas variables son incluidas, haciendo este primer modelo de biorefinería susceptible de mejoras como las propuestas en este proyecto, donde se espera incluir más co-productos y más cepas estudiadas. Adicionalmente, la biorefinería simulada no contempló etapas aguas arriba del biorreactor, como es el caso de la generación del inóculo requerido en el biorreactor. Dicho inóculo es crítico en la operación adecuada del biorreactor y por lo tanto requiere una estrategia viable de generación que reduzca tiempos y costos, sin afectar la calidad de la biomasa requerida en el biorreactor, por consiguiente se espera mejorar la simulación de la biorefinería con la inclusión de estas etapas aguas arriba del biorreactor. Por lo tanto, dado los avances ya logrados por el PhD Luis Miguel Serrano como co-investigador del grupo de Investigación de Bioprocesos y Bioprospección, se propone el presente proyecto de investigación postdoctoral. Este nuevo proyecto se planea desarrollar desde el grupo de investigación pero conjuntamente con Ecodiesel Colombia S.A. y de esta manera continuar con esta alianza estratégica Universidad – Industria. La investigación se centrará en la integración del modelo metabólico de escala genómica, con el primer modelo de una biorefinería de PDO anexada a la planta de Ecodiesel Colombia S.A. Dicha integración multiescala buscará simular comportamientos más reales de la conversión de glicerol a PDO empleando la cepa nativa colombiana Clostridium sp IBUN 158B, permitiendo establecer parámetros de mayor significancia del biorreactor y de la generación de su inóculo en la economía del proceso. Además se evaluará el potencial empleo de cepas mutantes que puedan también favorecer la economía de la bioref
Convocatoria
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