Disseny d’un bioreactor per a l’obtenció d’un D-aminoàcid

Abstract

El present treball té com a objectiu principal dissenyar un bioreactor a nivell de planta pilot que permeti produir anualment 5 quilograms d’un D-aminoàcid d’interès usant algun tipus de microorganisme i respectant els principis de la química sostenible. Primer s’ha estudiat la química sostenible i les biorefineries, que permeten obtenir energia i productes d’alt valor afegit de forma sostenible a partir de la biomassa. Seguidament s’ha descrit els diferents tipus de microorganismes, que poden realitzar una gran varietat de processos fermentatius i produir substàncies de naturalesa molt diversa. També s’ha estudiat la seva cinètica de creixement i els factors que la poden influir. Després s’ha estudiat els aminoàcids i les aplicacions que poder tenir en diferents àmbits. S’ha vist que les formes D dels aminoàcids són especialment útils en el camp de la medicina i que tenen un valor econòmic molt superior a les formes L. Com que la D-leucina ha resultat ser un dels aminoàcids més interessants, s’ha realitzat una recerca bibliogràfica sobre la seva obtenció a partir de microorganismes. Després de comparar les diferents rutes, s’ha decidit optar per la producció de D-leucina usant el bacteri anaerobi Lactobacillus fermentum. Posteriorment s’ha estudiat els diferents tipus de bioreactors que existeixen i s’ha decidit dissenyar un de tanc agitat. El bioreactor treballarà de forma discontínua i estarà fabricat amb xapa d’acer inoxidable austenític 316 de 3 mm de gruix. La seva altura total serà de 1128 mm i el seu diàmetre, de 752 mm. Constarà d’un vas cilíndric allargat i dos casquets esfèrics iguals i tindrà un volum total de 450 litres. El bioreactor disposarà d’un agitador de turbina Rushton, un conjunt de deflectors, un sistema d’escalfament, un sistema regulador d’acidesa, quatre suports tubulars i diversos ports i sortides. Els plànols de l’equip s’han realitzat amb el programa SolidWorks®. S’ha proposat un pla d’operacions que inclou indicacions sobre la posada en marxa (preparació, esterilització i escalfament del medi de cultiu), el buidatge i la neteja i mesures de seguretat que s’haurien de prendre. També s’ha elaborat un diagrama de Gantt que mostra la planificació de les activitats relacionades amb el present projecte. En l’estudi de l’impacte sobre l’entorn, s’ha analitzat els efectes positius i negatius que l’execució del projecte pot generar en el medi ambient i en la societat. En l’estudi econòmic, s’ha valorat els costos de realització del projecte i els costos de la seva materialització; en total són 19.360 euros. També s’ha estimat els costos anuals d’operació i els ingressos que es podrien obtenir amb la producció. Finalment, s’ha exposat amb claredat i concisió les conclusions del treball, que estan relacionades amb els objectius assolits.