BRPI0400116B1

BRPI0400116B1 - Polyhydroxyalkanoate Production Processes

Info

Publication number: BRPI0400116B1
Application number: BRPI0400116-8A
Authority: BR
Inventors: Fabiane Costa Oliveira; Leda Dos Reis Castilho; Denise Maria Guimarães Freire
Original assignee: Univ Rio De Janeiro
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2015-08-18
Also published as: BRPI0400116A

Description

Relatório Descritivo Processos de Produção de Polihidroxialcanoatos Campo da Invenção A presente invenção refere-se à produção de biopolímeros por um processo fermentativo no estado sólido, tal processo apresentando custos reduzidos e possibilitando, portanto, a universalização do uso de plásticos biodegradáveis.Field of the Invention The present invention relates to the production of biopolymers by a solid state fermentative process, such process having reduced costs and thus allowing the universalization of the use of biodegradable plastics.

Antecedentes da Invenção Semelhantemente aos polímeros de origem petroquímica, os polímeros biológicos são macromoléculas formadas por um grande número de blocos repetitivos (monômeros). Quando um polímero é formado por monômeros de mesmo tipo, é chamado de homopolímero. Se for constituído de monômeros de diferentes tipos, é chamado de copolímero. O que difere os polímeros derivados do petróleo dos biopolímeros, entre outros fatores, é a sua forma de obtenção: para a produção dos polímeros de origem petroquímica, são necessárias reações químicas altamente exotérmicas, que ocorrem sob condições de alta temperatura e pressão, enquanto os biopolímeros são naturalmente produzidos sob condições normais de temperatura e pressão por organismos vivos, tais como células animais, vegetais ou microrganismos (arqueas, bactérias, leveduras e fungos filamentosos). Os biopolímeros podem ser de diferentes tipos e cumprir diferentes funções dentro dos organismos vivos. Exemplos são polímeros que têm função estrutural ou agem como biocatalisadores nos organismos vivos, tais como as proteínas; polímeros que carregam as informações genéticas das células, tais como os ácidos nucleicos; ou polímeros que servem de reserva energética para os organismos, tais como amido, glicogênio e polihidroxialcanoatos.Background of the Invention Similar to polymers of petrochemical origin, biological polymers are macromolecules formed by a large number of repetitive blocks (monomers). When a polymer is formed by monomers of the same type, it is called a homopolymer. If it consists of monomers of different types, it is called a copolymer. What differs petroleum-derived polymers from biopolymers, among other factors, is their form: for the production of polymers of petrochemical origin, highly exothermic chemical reactions, which occur under conditions of high temperature and pressure, are required, while Biopolymers are naturally produced under normal temperature and pressure conditions by living organisms such as animal cells, plants or microorganisms (archaea, bacteria, yeast and filamentous fungi). Biopolymers can be of different types and fulfill different functions within living organisms. Examples are polymers that have structural function or act as biocatalysts in living organisms such as proteins; polymers that carry genetic information in cells, such as nucleic acids; or polymers that serve as an energy reserve for organisms such as starch, glycogen and polyhydroxyalkanoates.

Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres biológicos que têm uma função importante em arqueas e bactérias, servindo tanto para o armazenamento de energia quanto como fonte de poder redutor para reações metabólicas. Estes biopolímeros são acumulados no citoplasma das células como corpos densos e insolúveis, evitando problemas de elevação da pressão osmótica, que ocorrería caso os respectivos monômeros (solúveis) fossem acumulados no interior das células. O PHA de maior ocorrência na natureza é o polihidroxibutirato (PHB). Este composto foi observado pela primeira vez em 1926 em células de Bacillus megaterium, porém, desde então, já foram descobertas quase uma centena de gêneros de bactérias e arqueas produtores de PHB e outros PHAs. Além de possuírem propriedades semelhantes às dos polímeros comerciais, os PHAs apresentam duas vantagens principais em relação aos plásticos derivados de petróleo: a sua origem a partir de matérias-primas renováveis e a sua biodegradabilidade. A combinação desses dois fatores permite a realização de um ciclo completo de desenvolvimento sustentável e permite um suprimento praticamente inesgotável de material polimérico, pois, ao ocorrer a degradação do biopolímero, são gerados água e gás carbônico, os quais são utilizados por plantas para a geração de matérias-primas vegetais, como por exemplo amido de milho e sacarose de cana-de-açúcar, que podem servir de fonte de nutrientes para microrganismos produtores de biopolímero. Adicionalmente, os biopolímeros apresentam uma propriedade única em relação aos polímeros derivados de petróleo: eles são biocompatíveis, pois não geram produtos tóxicos durante a sua degradação, permitindo que sejam empregados em uma ampla gama de aplicações, principalmente na área médica, que não são possíveis no caso de polímeros de origem petroquímica.Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biological polyesters that play an important role in archaea and bacteria, serving both for energy storage and as a source of reducing power for metabolic reactions. These biopolymers are accumulated in the cytoplasm of cells as dense and insoluble bodies, avoiding problems of elevation of osmotic pressure that would occur if the respective (soluble) monomers were accumulated inside the cells. The most commonly occurring PHA in nature is polyhydroxybutyrate (PHB). This compound was first observed in 1926 in Bacillus megaterium cells, but since then nearly a hundred genera of bacteria and archaea producing PHB and other PHAs have been discovered. In addition to having similar properties to commercial polymers, PHAs have two main advantages over petroleum-derived plastics: their origin from renewable raw materials and their biodegradability. The combination of these two factors enables a complete cycle of sustainable development to be achieved and provides a virtually inexhaustible supply of polymeric material, as upon degradation of the biopolymer, water and carbon dioxide are generated, which are used by plants for generation. of vegetable raw materials such as cornstarch and sugarcane sucrose, which can serve as a source of nutrients for biopolymer producing microorganisms. Additionally, biopolymers have a unique property over petroleum-derived polymers: they are biocompatible as they do not generate toxic products during their degradation, allowing them to be used in a wide range of applications, especially in the medical field, which are not possible. in the case of polymers of petrochemical origin.

Nas últimas décadas, a redução de custos e a conseqüente popularização dos materiais poliméricos revolucionaram a vida da população mundial. Em praticamente todas as atividades do cotidiano dos seres humanos são empregados artefatos plásticos. Entretanto, a indústria de plásticos se desenvolveu baseada nos polímeros derivados de petróleo. Dada a sua baixa biodegradabilidade, o imenso consumo de materiais poliméricos vem causando um grande e grave acúmulo de lixo plástico em todo o mundo. Adicionalmente, a exaustão, em longo prazo, das reservas mundiais de petróleo poderá ter como conseqüência uma queda na produção e um aumento nos custos de polímeros.In the last decades, the cost reduction and the consequent popularization of the polymeric materials have revolutionized the life of the world population. In practically all daily activities of human beings plastic artifacts are employed. However, the plastics industry has developed based on petroleum-derived polymers. Due to their low biodegradability, the huge consumption of polymeric materials has caused a large and severe accumulation of plastic waste worldwide. Additionally, the long-term depletion of world oil reserves could result in a drop in production and an increase in polymer costs.

Assim, os polímeros de origem biológica constituem uma alternativa interessante, cuja utilização permitirá aliviar o impacto ambiental gerado sobre o meio ambiente em decorrência do emprego em massa de artefatos plásticos. Além de possuírem propriedades similares a polímeros comerciais, tais como o polipropileno, os biopolímeros são biodegradáveis e podem ser usados em aplicações na área médica, que exigem biocompatibilidade. O grande obstáculo, hoje em dia, para um maior emprego de biopolímeros em detrimento dos polímeros de origem petroquímica, é o seu custo, que ainda é muito elevado, quando comparado com polímeros de origem petroquímica com os quais eles concorrem.Thus, polymers of biological origin are an interesting alternative, the use of which will help alleviate the environmental impact generated by the mass use of plastic artifacts. In addition to having properties similar to commercial polymers, such as polypropylene, biopolymers are biodegradable and can be used in medical applications requiring biocompatibility. The major obstacle today to the increased use of biopolymers over petrochemical polymers is their cost, which is still very high compared to the petrochemical polymers with which they compete.

As tecnologias disponíveis no estado da técnica para a produção de PHAs se baseiam fundamentalmente em processos de fermentação submersa, que consiste do cultivo de microrganismos em grandes volumes de meio líquido. Este meio líquido é composto de diferentes nutrientes, tais como açúcares e sais minerais, e o seu custo geralmente representa de 50 a 60% do preço final dos polímeros produzidos (Choi e Lee, 1999, Appl. Microbiol. Biotechnol. 51, 13-21). Além disto, pelo fato dos microrganismos estarem presentes em um grande volume de líquido, é indispensável a realização de operações de separação sólido-líquido, onerando as etapas de recuperação do produto, as quais chegam a atingir 40% dos custos totais de produção dos PHAs.State-of-the-art technologies for the production of PHAs are based primarily on submerged fermentation processes, which consist of the cultivation of microorganisms in large volumes of liquid medium. This liquid medium is composed of different nutrients, such as sugars and mineral salts, and its cost usually represents 50 to 60% of the final price of the polymers produced (Choi and Lee, 1999, Appl. Microbiol. Biotechnol. 51, 13- 21). Moreover, because microorganisms are present in a large volume of liquid, it is essential to perform solid-liquid separation operations, burdening the product recovery steps, which reach 40% of the total production costs of PHAs. .

Por outro lado, e em virtude dos elevados custos associados aos processos de produção baseados em fermentação submersa, vários trabalhos disponíveis na literatura investigam metodologias para o barateamento dos custos da produção de biopolímeros. Uma estratégia envolve a busca por matérias-primas de menor custo. Tanaka e colaboradores (Tanaka et ai, 1995, Biotechnol. Bioeng. 45, 268-275), por exemplo, investigaram o emprego de C02 como substrato para o cultivo de Ralstonia eutropha. Na patente US 6,576,450, Skraly e colaboradores descreveram o desenvolvimento de linhagens recombinantes capazes de produzir homo- e copolímeros de 3-hidroxivalerato e 3-hidroxipropionato a partir de substratos como propanodiol e glicerol. Em outros trabalhos, verificou-se que um aumento da produção de PHAs por Alcaligenes latus pode ser obtido através da limitação do fornecimento de um nutriente essencial que não seja a fonte de carbono (Wang e Inoue, 2001, Intern. J. Biol. Macromol. 28, 235-243).On the other hand, and due to the high costs associated with production processes based on submerged fermentation, several studies available in the literature investigate methodologies for lowering the costs of biopolymer production. One strategy involves searching for lower cost raw materials. Tanaka et al. (Tanaka et al, 1995, Biotechnol. Bioeng. 45, 268-275), for example, investigated the use of CO2 as a substrate for the cultivation of Ralstonia eutropha. In US 6,576,450, Skraly and colleagues described the development of recombinant strains capable of producing 3-hydroxyvalerate and 3-hydroxypropionate homo- and copolymers from substrates such as propanediol and glycerol. In other work, it has been found that an increase in PHA production by Alcaligenes latus can be achieved by limiting the supply of an essential nutrient other than carbon source (Wang and Inoue, 2001, Intern. J. Biol. Macromol 28, 235-243).

Uma outra estratégia consiste em manipular o modo de operação dos sistemas de fermentação submersa, com o objetivo de incrementar a produção de biopolímeros. Lee e Choi (Lee e Choi, 1998, Polymer Degrad. Stab. 28, 235-243) estudaram a operação do fermentador em modo batelada alimentada, com adição controlada de um nutriente essencial ao longo da fermentação, como forma de elevar a produção de PHB. Du e colaboradores (Du et ai, 2001, J. Biotechnol. 88, 59-65) estudaram o emprego de um sistema de produção baseado em dois fermentadores em série, com o principal objetivo de realizar o crescimento celular no primeiro reator e aplicar, no segundo fermentador, condições de limitação de um nutriente essencial, de modo a aumentar a produção de PHB.Another strategy is to manipulate the mode of operation of submerged fermentation systems in order to increase the production of biopolymers. Lee and Choi (Lee and Choi, 1998, Polymer Degrad. Stab. 28, 235-243) studied the operation of the batch-fed fermenter, with controlled addition of an essential nutrient throughout the fermentation, as a way to increase the production of PHB. Du et al. (Du et al, 2001, J. Biotechnol. 88, 59-65) studied the use of a production system based on two series fermenters, with the main objective of performing cell growth in the first reactor and applying, in the second fermenter, conditions limiting an essential nutrient in order to increase PHB production.

Nonato e colaboradores (Nonato et ai, 2001, Appl. Microbiol. Biotechnol. 57, 1-5) elegeram uma outra estratégia, optando por integrar, em uma mesma instalação industrial, a produção de açúcar, etanol e PHB a partir da sacarose obtida de cana-de-açúcar, como meio de reduzir os custos de obtenção do biopolímero.Nonato et al. (Nonato et al, 2001, Appl. Microbiol. Biotechnol. 57, 1-5) chose another strategy, choosing to integrate sugar, ethanol and PHB production from sucrose obtained in one industrial facility. sugarcane as a means of reducing the costs of obtaining the biopolymer.

Em outros trabalhos, vem-se propondo o emprego de técnicas de engenharia genética para transferir os genes responsáveis pela síntese de PHAs para microrganismos de mais fácil cultivo. Slater e colaboradores (Slater et ai, 1992, Appl. Environ. Microbiol. 58, 1089-1094) clonaram e expressaram os genes de R. eutropha responsáveis pela produção do polihidroxialcanoato PHBV em Escherichia coli, com o objetivo de obter este copolímero a partir de glicose e propionato ou valerato. Empregando as mesmas técnicas, Lu e colaboradores (Lu et ai, FEMS Microbiol. Lett. 221, 97-101) desenvolveram uma cepa recombinante de E. coli capaz de produzir o biopolímero poli(3- hidroxibutirate-co-3-hidroxihexanoato) (PHBHHx) através da transferência de genes de Aeromonas caviae. Adicionalmente, vários trabalhos descrevem o uso de plantas transgênicas para a produção de PHAs, dentre eles podemos citar as patentes US 6,528,706, US 5,245,023, 5,250,430, 5,502,273, 5,534,432, 5,602,321, 5,610,041, 5,650,555, 5,663,063, WO 91/00917, WO 92/19747, WO 93/02187, WO 93/02194 e WO 94/12014, além dos artigos de Poirier (Poirier et ai, 1992, Science 256, 520-523) e de Williams (Williams and Peoples, 1996, Chemtech 26, 38-44).In other works, the use of genetic engineering techniques has been proposed to transfer the genes responsible for the synthesis of PHAs to more easily grown microorganisms. Slater et al. (Slater et al, 1992, Appl. Environ. Microbiol. 58, 1089-1094) cloned and expressed the R. eutropha genes responsible for the production of the PHBV polyhydroxyalkanoate in Escherichia coli in order to obtain this copolymer from glucose and propionate or valerate. Using the same techniques, Lu and colleagues (Lu et al, FEMS Microbiol. Lett. 221, 97-101) developed a recombinant E. coli strain capable of producing the poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) biopolymer ( PHBHHx) through gene transfer from Aeromonas caviae. Additionally, several studies describe the use of transgenic plants for the production of PHAs, among which we can cite US patents 6,528,706, US 5,245,023, 5,250,430, 5,502,273, 5,534,432, 5,602,041, 5,650,555, 5,663,063, WO 91/00917, WO 92 / 19747, WO 93/02187, WO 93/02194 and WO 94/12014, in addition to the articles by Poirier (Poirier et al, 1992, Science 256, 520-523) and Williams (Williams and Peoples, 1996, Chemtech 26, 38 -44).

Em adição à busca por uma redução de custos de produção de PHAs, vêm sendo estudados métodos para obter outros tipos de polihidroxialcanoatos, contendo outros ácidos hidroxialcanóicos como monômeros. Honma e colaboradores, em sua patente US 6,521,429, empregaram cepas de Pseudomonas sp., incluindo Pseudomonas cichorii, Pseudomonas putida e Pseudomonas jessenii para obter homopolímeros de ácido poli-3-hidroxi-4-fenoxibutírico (PHPXB), poli-3-hidroxi-5-(fluorophenoxi)valérico (PHFPxV) e 3-hidroxi-7-fenoxiheptanóico (3HPxHp), entre outros. Estes biopolímeros podem apresentar propriedades vantajosas, tais como processamento mais fácil ou temperatura de fusão mais alta.In addition to the pursuit of reducing PHA production costs, methods for obtaining other types of polyhydroxyalkanoates containing other hydroxyalkanoic acids as monomers have been studied. Honma et al., In US Patent 6,521,429, employed strains of Pseudomonas sp., Including Pseudomonas cichorii, Pseudomonas putida and Pseudomonas jessenii to obtain poly-3-hydroxy-4-phenoxybutyric acid (PHPXB), poly-3-hydroxy-homopolymers Valeric 5- (fluorophenoxy) (PHFPxV) and 3-hydroxy-7-phenoxyheptanoic (3HPxHp), among others. These biopolymers may have advantageous properties such as easier processing or higher melting temperature.

Entretanto, todos estes trabalhos e os demais existentes sobre a produção de polihidroxialcanoatos envolvem a produção do biopolímero por vegetais ou por fermentação submersa, através da propagação do microrganismo em meio de cultura líquido em grandes biorreatores com agitação e aeração forçadas. A presente invenção propõe o emprego da fermentação no estado sólido, empregando meios de cultura sólidos, para a produção de PHAs a custos reduzidos.However, all these works and others on the production of polyhydroxyalkanoates involve the production of biopolymer by plants or by submerged fermentation, through the propagation of the microorganism in liquid culture medium in large bioreactors with forced agitation and aeration. The present invention proposes the use of solid state fermentation employing solid culture media for the production of PHAs at reduced costs.

Sumário da Invenção É um objeto da presente invenção um processo de produção de biopolímeros através de fermentação no estado sólido. Em um aspecto da invenção, são descritos processos fermentativos no estado sólido em que são utilizados os microrganismos pertencentes aos gêneros Alcaligenes e/ou Ralstonia para a produção de polihidroxialcanoatos (PHA).Summary of the Invention An object of the present invention is a process for producing biopolymers by solid state fermentation. In one aspect of the invention, solid state fermentative processes in which microorganisms belonging to the genera Alcaligenes and / or Ralstonia are used for the production of polyhydroxyalkanoates (PHA) are described.

Em um outro aspecto, a presente invenção proporciona um processo de produção de biopolímeros a partir de fermentação em meio sólido que é composto de rejeitos industriais adequados, como por exemplo torta de babaçu e torta de soja. Tais compostos são muito abundantes e apresentam baixo custo. È portanto um objeto adicional da presente invenção proporcionar alternativas de produção de biopolímeros que resolvam a problemática dos elevados custos inerentes aos processos anteriormente disponíveis na arte.In another aspect, the present invention provides a process for producing biopolymers from solid medium fermentation which is composed of suitable industrial tailings such as babassu cake and soy cake. Such compounds are very abundant and inexpensive. It is therefore a further object of the present invention to provide biopolymer production alternatives that solve the high cost inherent in prior art processes.

Em ainda outro aspecto, sendo, portanto, outro objeto da mesma, a presente invenção proporciona o uso de biopolímeros como matéria prima para produção de utensílios plásticos com aplicações em diversas áreas, tais como a área médica e a área de embalagens.In yet another aspect and therefore another object thereof, the present invention provides the use of biopolymers as raw material for the production of plastic utensils with applications in various areas such as medical and packaging.

Em um aspecto adicional, sendo, portanto, outro objeto da mesma, a presente invenção proporciona materiais plásticos que compreendem pelo menos um biopolímero da presente invenção. Sendo o referido biopolímero obtido diretamente a partir do processamento dos sólidos, sem qualquer etapa de precipitação e secagem, os materiais sólidos da presetne invenção são de produção muito mais barata.In a further aspect, therefore being another object thereof, the present invention provides plastics materials comprising at least one biopolymer of the present invention. Said biopolymer being obtained directly from the processing of solids without any precipitation and drying steps, the solid materials of the present invention are of much cheaper production.

Descrição das Figuras A Figura 1 representa o difratograma obtido para amostras de polihidroxibutirato comercial e do biopolímero obtido por fermentação no estado sólido em torta de soja (FES) a partir do método desta invenção.Description of the Figures Figure 1 represents the diffractogram obtained for samples of commercial polyhydroxybutyrate and biopolymer obtained by solid state fermentation in soybean cake (FES) from the method of this invention.

Descrição Detalhada da Invenção A presente invenção utiliza preferencialmente como meio sólido para a fermentação rejeitos industriais da indústria de óleos, como, por exemplo, rejeitos da indústria de óleo de babaçu e/ou soja, conhecidos popularmente como “tortas”. Estes sólidos são altamente nutritivos e demonstram a capacidade de propiciar a propagação de microrganismos em sua superfície.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention preferably uses as solid medium for fermentation industrial tailings from the oil industry, such as tailings from the babassu and / or soybean oil industry, popularly known as "pies". These solids are highly nutritious and demonstrate the ability to promote the spread of microorganisms on their surface.

Para efeitos desta invenção, a expressão “resíduos” se refere aos rejeitos industriais, especialmente da agroindústria, úteis como fase sólida no processo fermentativo.For the purposes of this invention, the term "waste" refers to industrial waste, especially from agribusiness, useful as a solid phase in the fermentation process.

Os exemplos a seguir são apenas ilustrativos, não limitando a realização da invenção. Eles demonstram como produzir plástico biodegradável por uma cepa microbiana do gênero Alcaligenes e/ou Ralstonia utilizando como meio de cultivo um rejeito da indústria de óleo de babaçu ou soja, denominado torta de babaçu ou torta de soja, respectivamente.The following examples are illustrative only, not limiting the embodiment of the invention. They demonstrate how to produce biodegradable plastic by a microbial strain of the genus Alcaligenes and / or Ralstonia using as a culture medium a tailings from the babassu or soybean oil industry, called babassu or soybean pie, respectively.

Exemplo 1: Produção de plástico biodegradável a partir de torta de babaçu utilizando cepa microbiana do gênero Alcaligenes. O conteúdo de um microtubo congelado (glicerol 10 - 20% m/v) contendo a linhagem bacteriana Alcaligenes latus DSM 1123 é espalhado assepticamente em placa de Petri contendo meio rico (peptona 1 -5 g/L; extrato de carne 1-3 g/L e agar 10 g/L). Após cerca de 24 h de crescimento, o conteúdo da placa é inoculado em frascos cônicos (100 mL de volume) contendo 25 mL de caldo nutriente (peptona 1-5 g/L; extrato de carne 1-3 g/L). A seguir, os frascos são incubados em agitador rotatório a 30°C e 200 rpm por no mínimo 9 horas e no máximo 15 horas. Após este tempo, 10 a 20 mg de células são recuperadas por centrifugação a 7.000 rpm durante 30 minutos, ressuspensas em água destilada e inoculadas em torta de babaçu (5-20 g), suplementada ou não com nutrientes. A fermentação é conduzida em frascos cônicos (100-500 mL) em câmaras de fermentação na temperatura de 20 a 40°C e umidade controlada na faixa de 40 a 80 % v/m por até 100 horas de tempo de fermentação. A seguir, o material fermentado contendo plástico biodegradável, biomassa microbiana e sólidos fermentados, exibindo concentração de no mínimo 10 mg e no máximo 500 mg de PHA por grama de meio sólido fermentado, é colocado em presença de água destilada na relação mínima de 3 mL e máxima de 10 mL por grama de torta fermentada. Após esta etapa, a mistura contendo sólidos em suspensão é agitada vigorosamente durante cerca de 15 minutos. A seguir, a amostra é filtrada em papel de filtro para retirada dos sólidos fermentados de maior granulometria. O filtrado turvo contendo a biomassa microbiana é então centrifugado a 8.000 rpm durante 30 minutos para recuperação da mesma. A seguir, a biomassa microbiana contendo em seu interior o plástico biodegradável na proporção mínima de 25% m/m e máxima 90% m/m, é lavada diversas vezes com água destilada e novamente centrifugada a 8.000 rpm durante 10 minutos. Depois desta etapa, o sobrenadante é descartado e os “pellets” microbianos contendo o plástico biodegradável são colocados em cartuchos de celulose para extração do plástico biodegradável por percolação, durante 48 h, com o solvente CHCI3. Após este período, 0 volume de solvente é reduzido em até 10 vezes, por evaporação a quente (60°C) em evaporador rotatório. O volume reduzido de solvente, contendo 0 plástico biodegradável, é gotejado em etanol a frio (5 °C ), a uma relação de 1:6 de CHCl3:etanol. Durante 0 gotejamento, o plástico biodegradável é precipitado, sendo subsequentemente secado, de modo a obter-se um polímero sólido de elevado grau de pureza.Example 1: Production of biodegradable plastic from babassu cake using a microbial strain of the genus Alcaligenes. The contents of a frozen microtube (glycerol 10 - 20% w / v) containing the Alcaligenes latus DSM 1123 bacterial strain is aseptically spread in a Petri dish containing rich medium (peptone 1 -5 g / L; meat extract 1-3 g / L and agar 10 g / L). After about 24 h of growth, the plate contents are inoculated into conical flasks (100 mL volume) containing 25 mL nutrient broth (1-5 g / L peptone; 1-3 g / L meat extract). The flasks are then incubated on a rotary shaker at 30 ° C and 200 rpm for a minimum of 9 hours and a maximum of 15 hours. After this time, 10 to 20 mg of cells are recovered by centrifugation at 7,000 rpm for 30 minutes, resuspended in distilled water and inoculated with babassu cake (5-20 g), supplemented or not with nutrients. Fermentation is conducted in conical flasks (100-500 mL) in fermentation chambers at a temperature of 20 to 40 ° C and controlled humidity in the range of 40 to 80% v / m for up to 100 hours of fermentation time. Thereafter, the fermented material containing biodegradable plastic, microbial biomass and fermented solids exhibiting a concentration of at least 10 mg and a maximum of 500 mg PHA per gram of fermented solid medium is placed in distilled water at a minimum ratio of 3 mL. and maximum 10 mL per gram of fermented pie. After this step, the mixture containing suspended solids is stirred vigorously for about 15 minutes. Then, the sample is filtered on filter paper to remove the higher-grade fermented solids. The cloudy filtrate containing the microbial biomass is then centrifuged at 8,000 rpm for 30 minutes for recovery. Subsequently, the microbial biomass containing at least 25% w / w and up to 90% w / w biodegradable plastic is washed several times with distilled water and centrifuged again at 8,000 rpm for 10 minutes. After this step, the supernatant is discarded and microbial pellets containing the biodegradable plastic are placed in cellulose cartridges for percolating the biodegradable plastic for 48 h with solvent CHCI3. After this period, the volume of solvent is reduced by up to 10 times by hot evaporation (60 ° C) in rotary evaporator. The reduced volume of solvent containing the biodegradable plastic is dripped in cold (5 ° C) ethanol at a 1: 6 ratio of CHCl3: ethanol. During dripping, the biodegradable plastic is precipitated and subsequently dried to give a high purity solid polymer.

Exemplo 2: Produção de plástico biodegradável a partir de torta de babaçu utilizando cepa microbiana do gênero Ralstonia. O conteúdo de um microtubo congelado (glicerol 10 - 20% m/v) contendo a linhagem bacteriana Ralstonia eutropha DSM 545 é espalhado assepticamente em placa de Petri contendo meio rico (peptona 1 -5 g/L; extrato de carne 1-3 g/L e agar 10 g/L). Após cerca de 24 h de crescimento, 0 conteúdo da placa é inoculado em frascos cônicos (100 mL de volume) contendo 25 mL de caldo nutriente (peptona 1-5 g/L; extrato de carne 1-3 g/L). A seguir, os frascos são incubados em agitador rotatório a 30°C e 200 rpm por no mínimo 9 horas e no máximo 15 horas. Após este tempo, 10 a 20 mg de células são recuperadas, por centrifugação a 7.000 rpm durante 30 minutos, ressuspensas em água destilada e inoculadas em torta de soja (5-20 g), suplementada ou não com nutrientes. A fermentação é conduzida em frascos cônicos (100-500 mL) em câmaras de fermentação na temperatura de 20 a 40°C e umidade controlada na faixa de 40 a 80 % v/m por até 100 horas de tempo de fermentação. A seguir, o material fermentado contendo plástico biodegradável, biomassa microbiana e sólidos fermentados, exibindo concentração de no mínimo 10 mg e no máximo 500 mg por grama de meio de sólido fermentado, é colocado em presença de água destilada na relação mínima de 3 ml_ e máxima de 10 ml_ por grama de torta fermentada. Após esta etapa, a mistura contendo sólidos em suspensão é agitada vigorosamente por 10 a 30 minutos. A seguir, a amostra é filtrada em papel de filtro para retirada dos sólidos fermentados de maior granulometria. O filtrado turvo contendo a biomassa microbiana é então centrifugado a 8.000 rpm durante 30 minutos para recuperação da mesma. A seguir, a biomassa microbiana contendo em seu interior o plástico biodegradável na proporção mínima de 25% m/m e máxima 90% m/m, é lavada diversas vezes com água destilada e novamente centrifugada a 8.000 rpm durante 10 minutos. Depois desta etapa, o sobrenadante é descartado e os “pellets” microbianos contendo o plástico biodegradável são colocados em presença de dicloroetano e propanol acidificado (relação 1:1). A mistura é então colocada em tubos fechados e levada a 100 °C durante até 2,5 h. Após resfriamento, adiciona-se cerca de 5 mL de água destilada e agita-se em vortex por até 1 minuto. Após repouso e separação de fases, retira-se a fase orgânica contendo o plástico biodegradável e injeta-se em cromatógrafo a gás com coluna de sílica utilizando-se como padrão interno o benzoato de etila. Compara-se a produção do biopolímero produzido com um padrão de substância disponível comercialmente, obtendo-se resultados semelhantes.Example 2: Production of biodegradable plastic from babassu cake using Ralstonia microbial strain. The contents of a frozen microtube (glycerol 10 - 20% w / v) containing the Ralstonia eutropha DSM 545 bacterial strain is aseptically spread in a rich medium-containing Petri dish (peptone 1 -5 g / L; meat extract 1-3 g / L and agar 10 g / L). After about 24 h of growth, the plate content is inoculated into conical flasks (100 mL volume) containing 25 mL nutrient broth (1-5 g / L peptone; 1-3 g / L meat extract). The flasks are then incubated on a rotary shaker at 30 ° C and 200 rpm for a minimum of 9 hours and a maximum of 15 hours. After this time, 10 to 20 mg of cells are recovered by centrifugation at 7,000 rpm for 30 minutes, resuspended in distilled water and inoculated with soybean cake (5-20 g) supplemented or not with nutrients. Fermentation is conducted in conical flasks (100-500 mL) in fermentation chambers at a temperature of 20 to 40 ° C and controlled humidity in the range of 40 to 80% v / m for up to 100 hours of fermentation time. Thereafter, the fermented material containing biodegradable plastic, microbial biomass and fermented solids exhibiting a concentration of at least 10 mg and a maximum of 500 mg per gram of fermented solid medium is placed in the presence of distilled water at a minimum ratio of 3 ml. 10 ml_ per gram of fermented pie. After this step, the mixture containing suspended solids is stirred vigorously for 10 to 30 minutes. Then, the sample is filtered on filter paper to remove the higher-grade fermented solids. The cloudy filtrate containing the microbial biomass is then centrifuged at 8,000 rpm for 30 minutes for recovery. Subsequently, the microbial biomass containing at least 25% w / w and up to 90% w / w biodegradable plastic is washed several times with distilled water and centrifuged again at 8,000 rpm for 10 minutes. After this step, the supernatant is discarded and microbial pellets containing the biodegradable plastic are placed in the presence of dichloroethane and acidified propanol (1: 1 ratio). The mixture is then placed in closed tubes and brought to 100 ° C for up to 2.5 h. After cooling, about 5 mL of distilled water is added and vortexed for up to 1 minute. After resting and phase separation, the organic phase containing the biodegradable plastic is removed and injected onto a silica column gas chromatograph using ethyl benzoate as the internal standard. The production of the biopolymer produced is compared to a commercially available substance standard and similar results are obtained.

Exemplo 3: Produção de plástico biodegradável a partir de torta de soja utilizando cepa microbiana do gênero Ralstonia. O conteúdo de um microtubo congelado (glicerol 10 - 20% m/v) contendo a linhagem bacteriana Ralstonia eutropha DSM 545 é espalhado assepticamente em placa de Petri contendo meio rico (peptona 1 -5 g/L; extrato de carne 1-3 g/L e agar 10 g/L). Após cerca de 24 h de crescimento, o conteúdo da placa é inoculado em frascos cônicos (100 mL de volume) contendo 25 mL de caldo nutriente (peptona 1-5 g/L; extrato de carne 1-3 g/L). A seguir, os frascos são incubados em agitador rotatório a 30°C e 200 rpm por no mínimo 9 horas e no máximo 15 horas. Após este tempo, 10 a 20 mg de células são recuperadas, por centrifugação a 7.000 rpm durante 30 minutos, ressuspensas em água destilada e inoculadas em torta de soja (5-20 g) suplementadas ou não com nutrientes (fontes de carbono e/ou nitrogênio). A fermentação é conduzida em frascos cônicos (100-500 mL) em câmaras de fermentação na temperatura de 20 a 40°C e umidade controlada na faixa de 40 a 80% v/m por até 100 horas de tempo de fermentação. A seguir, o material fermentado contendo plástico biodegradável, biomassa microbiana e sólidos fermentados exibindo concentração de no mínimo 10 mg e no máximo 500 mg por grama de meio de sólido fermentado é colocado em presença de água destilada na relação mínima de 3 mL e máxima de 10 mL por grama de torta fermentada. Após esta etapa, a mistura contendo sólidos em suspensão é agitada vigorosamente por 10 a 30 minutos. A seguir, a amostra é filtrada em papel de filtro para retirada dos sólidos fermentados de maior granulometria. O filtrado turvo contendo a biomassa microbiana é então centrifugado a 8.000 rpm durante 30 minutos para recuperação da mesma. A seguir, a biomassa microbiana, contendo em seu interior o plástico biodegradável na proporção mínima de 25% m/m e máxima 90% m/m, é lavada diversas vezes com água destilada e novamente centrifugada a 8.000 rpm durante 10 minutos. Depois desta etapa, o sobrenadante é descartado e os “pellets” microbianos contendo o plástico biodegradável são colocados em presença de dicloroetano e propanol acidificado (relação 1:1). A mistura é então colocada em tubos fechados e levada a 100 °C durante até 2,5 h. Após resfriamento, adiciona-se cerca de 5 mL de água destilada e agita-se em vortex por até 1 minuto. Após repouso e separação de fases retira-se a fase orgânica contendo o plástico biodegradável e injeta-se em cromatógrafo a gás com coluna de sílica utilizando-se como padrão interno o benzoato de etila. Compara-se a produção do biopolímero produzido com um padrão de substância disponível comercialmente, obtendo-se resultados semelhantes.Example 3: Production of biodegradable plastic from soybean cake using Ralstonia microbial strain. The contents of a frozen microtube (glycerol 10 - 20% w / v) containing the Ralstonia eutropha DSM 545 bacterial strain is aseptically spread in a rich medium-containing Petri dish (peptone 1 -5 g / L; meat extract 1-3 g / L and agar 10 g / L). After about 24 h of growth, the plate contents are inoculated into conical flasks (100 mL volume) containing 25 mL nutrient broth (1-5 g / L peptone; 1-3 g / L meat extract). The flasks are then incubated on a rotary shaker at 30 ° C and 200 rpm for a minimum of 9 hours and a maximum of 15 hours. After this time, 10 to 20 mg of cells are recovered by centrifugation at 7,000 rpm for 30 minutes, resuspended in distilled water and inoculated with soybean cake (5-20 g) supplemented or not with nutrients (carbon sources and / or nitrogen). Fermentation is conducted in conical flasks (100-500 mL) in fermentation chambers at a temperature of 20 to 40 ° C and controlled humidity in the range of 40 to 80% v / m for up to 100 hours of fermentation time. Thereafter, fermented material containing biodegradable plastic, microbial biomass and fermented solids exhibiting a concentration of at least 10 mg and a maximum of 500 mg per gram of fermented solid medium is placed in the presence of distilled water at a minimum ratio of 3 mL and a maximum of 10 mL per gram of fermented pie. After this step, the mixture containing suspended solids is stirred vigorously for 10 to 30 minutes. Then, the sample is filtered on filter paper to remove the higher-grade fermented solids. The cloudy filtrate containing the microbial biomass is then centrifuged at 8,000 rpm for 30 minutes for recovery. Next, the microbial biomass, containing at least 25% w / w and maximum 90% w / w biodegradable plastic, is washed several times with distilled water and centrifuged again at 8,000 rpm for 10 minutes. After this step, the supernatant is discarded and microbial pellets containing the biodegradable plastic are placed in the presence of dichloroethane and acidified propanol (1: 1 ratio). The mixture is then placed in closed tubes and brought to 100 ° C for up to 2.5 h. After cooling, about 5 mL of distilled water is added and vortexed for up to 1 minute. After resting and phase separation, the organic phase containing the biodegradable plastic is removed and injected into a silica column gas chromatograph using ethyl benzoate as the internal standard. The production of the biopolymer produced is compared to a commercially available substance standard and similar results are obtained.

Exemplo 4: Recuperação e caracterização de plástico biodegradável obtido por fermentação no estado sólido de torta de soja utilizando cepa microbiana do gênero Ralstonia. A recuperação inicial da biomassa microbiana que contém o plástico biodegradável em seu interior é realizada a partir da adição de água destilada na relação mínima de 3 ml_ e máxima de 10 mL por grama de torta de soja fermentada obtida. Após esta etapa, a mistura contendo sólidos em suspensão é agitada vigorosamente durante cerca de 15 minutos. A seguir, a amostra é filtrada em papel de filtro para retirada dos sólidos fermentados de maior granulometria. O filtrado turvo contendo a biomassa microbiana é então centrifugado a 8.000 rpm durante 30 minutos para recuperação da mesma. A seguir, a biomassa microbiana contendo em seu interior o plástico biodegradável na proporção mínima de 25% m/m e máxima 90% m/m, é lavada diversas vezes com água destilada e novamente centrifugada a 8.000 rpm durante 10 minutos. Depois desta etapa, o sobrenadante é descartado e os “pellets” microbianos contendo o plástico biodegradável são colocados em cartuchos de celulose para extração do plástico biodegradável por percolação, durante 48 h, com o solvente CHCb. Após este período, 0 volume de solvente é reduzido em até 10 vezes, por evaporação a quente (60°C) em evaporador rotatório. O volume reduzido de solvente, contendo 0 plástico biodegradável, é gotejado em etanol a frio (5 °C), a uma relação de 1:6 de CHCbietanol. Durante o gotejamento, o plástico biodegradável é precipitado, sendo subsequentemente secado, de modo a obter-se um polímero sólido de elevado grau de pureza. O mesmo é caracterizado por Difratometria de Raios-X, Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Microscopia de Fluorescência. A Difratometria de Raios-X é realizada em Difratômetro de Pó Rigaku modelo DMAX 2200, utilizando-se radiação CuK a, tensão de 40 kV e corrente de 40 mA. A Figura 1 apresenta os perfis do difratograma obtido para amostras de polihidroxibutirato comercial e do biopolímero obtido por cepa do gênero Ralstonia por fermentação no estado sólido em torta de soja. O difratograma do plástico biodegradável obtido por fermentação no estado sólido em rejeito de soja, utilizando-se a bactéria Ralstonia eutropha DSM 545, é equivalente ao obtido para o PHB comercial, confirmando-se que se trata, no caso do exemplo mostrado na Figura 1, de um polihidroxibutirato.Example 4: Recovery and characterization of biodegradable plastic obtained by solid state fermentation of soybean cake using Ralstonia microbial strain. The initial recovery of the microbial biomass that contains the biodegradable plastic inside is made by adding distilled water at a minimum ratio of 3 ml and a maximum of 10 ml per gram of fermented soybean cake obtained. After this step, the mixture containing suspended solids is stirred vigorously for about 15 minutes. Then, the sample is filtered on filter paper to remove the higher-grade fermented solids. The cloudy filtrate containing the microbial biomass is then centrifuged at 8,000 rpm for 30 minutes for recovery. Subsequently, the microbial biomass containing at least 25% w / w and up to 90% w / w biodegradable plastic is washed several times with distilled water and centrifuged again at 8,000 rpm for 10 minutes. After this step, the supernatant is discarded and microbial pellets containing the biodegradable plastic are placed in cellulose cartridges for percolating the biodegradable plastic for 48 h with the CHCb solvent. After this period, the volume of solvent is reduced by up to 10 times by hot evaporation (60 ° C) in rotary evaporator. The reduced volume of solvent containing the biodegradable plastic is dripped in cold ethanol (5 ° C) at a 1: 6 ratio of CHClethanol. During dripping, the biodegradable plastic is precipitated and subsequently dried to give a high purity solid polymer. It is characterized by X-ray Diffractometry, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Fluorescence Microscopy. X-ray diffractometry is performed on a Rigaku DMAX 2200 powder diffractometer using CuK a radiation, 40 kV voltage and 40 mA current. Figure 1 presents the diffractogram profiles obtained for samples of commercial polyhydroxybutyrate and the biopolymer obtained by strain of the genus Ralstonia by solid state fermentation in soybean cake. The diffractogram of the biodegradable plastic obtained by solid state fermentation in soybean tailings, using the bacterium Ralstonia eutropha DSM 545, is equivalent to that obtained for commercial PHB, confirming that this is the case shown in Figure 1. of a polyhydroxybutyrate.

Para caracterização adicional do biopolímero objeto da presente invenção, é realizada análise de DSC em equipamento Perkin Elmer DSC 7 acoplado a uma microbalança Perkin Elmer AD-4. A Tabela 1 apresenta as propriedades obtidas para o PHB comercial e para o biopolímero obtido nesta invenção por fermentação no estado sólido de cepa do gênero Ralstonia em rejeito da produção de óleo de soja.For further characterization of the biopolymer object of the present invention, DSC analysis is performed on Perkin Elmer DSC 7 equipment coupled with a Perkin Elmer AD-4 microbalance. Table 1 shows the properties obtained for commercial PHB and biopolymer obtained in this invention by solid state fermentation of Ralstonia strain in rejection of soybean oil production.

Tabela 1: Propriedades do PHB comercial e do biopolímero produzido por FES. onde: Tg : temperatura de transição vítrea; Tcc : temperatura de cristalização no resfriamento; Tm : temperatura de fusão cristalina; The: temperatura de cristalização a quente; coc: grau de cristalinidade Para caracterização por microscopia de fluorescência, são realizadas análises de microscopia empregando-se o corante azul do Nilo, que é um corante específico para PHB. Foi utilizado um microscópio Nikon Modelo Eclipse E200, acoplado com acessório de fluorescência e câmera digital Nikon Coolpix 990. São usados dois filtros de excitação na faixa de 450-490 nm e 510-560 nm. O resultado positivo mostra os grânulos de PHB marcados com o corante fluorescente e visualizados em vermelho no interior das células de Ralstonia eutropha.Table 1: Properties of commercial PHB and biopolymer produced by FES. where: Tg: glass transition temperature; Tcc: crystallization temperature on cooling; Tm: crystalline melting temperature; The temperature: hot crystallization temperature; coc: degree of crystallinity For characterization by fluorescence microscopy, microscopy analyzes are performed using the Nile blue dye, which is a PHB specific dye. A Nikon Model Eclipse E200 microscope, coupled with a fluorescence accessory and a Nikon Coolpix 990 digital camera was used. Two excitation filters in the 450-490 nm and 510-560 nm range are used. The positive result shows the fluorescent dye-labeled PHB granules visualized in red within the Ralstonia eutropha cells.

Tipicamente, diversos utensílios plásticos, produzidos a partir de polímeros de origem petroquímica, são manufaturados utilizando-se os polímeros puros adicionados de diversos materiais orgânicos que são denominados de cargas. No caso da presente invenção, o plástico biodegradável é produzido pelo crescimento do microrganismo em um resíduo sólido que constitui uma possível carga orgânica. Desta forma, pode-se fabricar utensílios plásticos, tais como recipientes, embalagens, sacolas e cadeiras de praia, diretamente a partir dos sólidos fermentados, eliminando-se os processos de extração por solventes. A produção do meio de fermentação contendo o plástico biodegradável pode ser realizada, utilizando-se, por exemplo, torta de soja ou torta de babaçu como substrato para a fermentação no estado sólido, conforme mostrado nos exemplos 1, 2, 3 e 4. O material fermentado contendo plástico biodegradável, biomassa microbiana e sólidos fermentados, exibindo concentração de no mínimo 10 mg e no máximo 500 mg de biopolímero por grama de meio de cultura sólido fermentado, é processado por moldagem ou extrusão, sendo utilizado diretamente na fabricação de utensílios plásticos (recipientes, embalagens, filmes e mobiliário).Typically, various plastic utensils made from polymers of petrochemical origin are manufactured using pure polymers added from various organic materials which are termed fillers. In the case of the present invention, biodegradable plastic is produced by growing the microorganism into a solid residue that constitutes a possible organic filler. In this way, plastic utensils such as containers, packaging, bags and beach chairs can be manufactured directly from the fermented solids, eliminating solvent extraction processes. Production of the fermentation medium containing the biodegradable plastic can be performed using, for example, soybean cake or babassu cake as a substrate for solid state fermentation as shown in examples 1, 2, 3 and 4. fermented material containing biodegradable plastic, microbial biomass and fermented solids, exhibiting a concentration of at least 10 mg and a maximum of 500 mg of biopolymer per gram of solid fermented culture medium, is processed by molding or extrusion and is used directly in the manufacture of plastic utensils. (containers, packaging, films and furniture).

Diversos materiais de uso médico, odontológico e farmacêutico podem ser produzidos a partir de plástico biodegradável de elevado grau de pureza. Na área médica, estão incluídos a fabricação de: fios de sutura, substitutos de pele, malhas, tampões cirúrgicos, utensílios e enxertos cardiovasculares, utensílios ortopédicos (parafusos ortopédicos e substitutos de osso) e utensílios urológicos (cateteres). Na área odontológica, pode-se utilizar o plástico biodegradável para manufatura de suportes para regeneração de tecidos em periodontites. Na indústria farmacêutica, é possível a utilização do plástico biodegradável na fabricação de novos biomateriais para liberação controlada de drogas.Various medical, dental and pharmaceutical materials can be produced from high purity biodegradable plastic. In the medical field, it includes the manufacture of: sutures, skin substitutes, meshes, surgical tampons, cardiovascular implants and grafts, orthopedic implants (orthopedic screws and bone substitutes) and urological implants (catheters). In the dental area, biodegradable plastic can be used to manufacture supports for tissue regeneration in periodontitis. In the pharmaceutical industry, it is possible to use biodegradable plastic in the manufacture of new biomaterials for controlled drug release.

As aplicações supracitadas só são possíveis utilizando-se matéria-prima de elevado grau de pureza. Neste caso, as peças plásticas são manufaturadas após extração e precipitação do biopolímero produzido pelos microrganismos crescidos no resíduo sólido.The aforementioned applications are only possible using high purity raw materials. In this case, the plastic parts are manufactured after extraction and precipitation of the biopolymer produced by the microorganisms grown in the solid waste.

Exemplo 5: Fabricação de utensílios para aplicação farmacêutica, médica e odontológica a partir do PHA produzido por fermentação no estado sólido A recuperação inicial da biomassa microbiana que contém o polímero biodegradável em seu interior é realizada adicionando-se água destilada na relação mínima de 3 ml_ e máxima de 10 ml_ por grama de torta fermentada. Após esta etapa, a mistura contendo sólidos em suspensão é agitada vigorosamente de 10 a 30 minutos. A seguir, a amostra é filtrada em papel de filtro para retirada dos sólidos fermentados de maior granulometria. O filtrado turvo contendo a biomassa microbiana é então centrifugado a 8.000 rpm durante 30 minutos para recuperação da mesma. A seguir, a biomassa microbiana, contendo em seu interior o polímero biodegradável na proporção mínima de 25% m/m e máxima 90% m/m, é lavada diversas vezes com água destilada e novamente centrifugada a 8.000 rpm durante 10 minutos. Depois desta etapa, o sobrenadante é descartado e os “pellets” microbianos contendo o polímero biodegradável são colocados em cartuchos de celulose para extração por percolação, durante 48 h, com o solvente CHCI3. Em seguida, 0 volume de solvente é reduzido em até 10 vezes por evaporação a quente (60 °C) em evaporador rotatório e a solução resultante contendo 0 polímero biodegradável é gotejada em etanol a frio (5 °C), a uma relação de 6 volumes de etanol para 1 volume de CHCI3. Durante o gotejamento, 0 polímero biodegradável de elevado grau de pureza é precipitado e, após secagem, o mesmo é utilizado para confecção de diversos biomateriais para uso médico, odontológico e farmacêutico. Além desta finalidade, os polímeros biodegradáveis de elevada pureza também podem ser empregados como importante matéria-prima na produção de intermediários químicos relevantes, tais como 1,3 propanodiol, 3-hidroxipropionaldeído, acrílico, ácido malônico, ésteres e aminas.Example 5: Manufacture of pharmaceutical, medical and dental utensils from PHA produced by solid state fermentation The initial recovery of the microbial biomass containing the biodegradable polymer inside is performed by adding distilled water in a minimum ratio of 3 ml_ and maximum 10 ml per gram of fermented pie. After this step, the mixture containing suspended solids is stirred vigorously for 10 to 30 minutes. Then, the sample is filtered on filter paper to remove the higher-grade fermented solids. The cloudy filtrate containing the microbial biomass is then centrifuged at 8,000 rpm for 30 minutes for recovery. Subsequently, the microbial biomass, containing the biodegradable polymer at least 25% w / w and maximum 90% w / w, is washed several times with distilled water and centrifuged again at 8,000 rpm for 10 minutes. After this step, the supernatant is discarded and microbial pellets containing the biodegradable polymer are placed in cellulose cartridges for percolation extraction for 48 h with solvent CHCI3. Then, the volume of solvent is reduced by up to 10 times by hot evaporation (60 ° C) on a rotary evaporator and the resulting solution containing the biodegradable polymer is dripped in cold (5 ° C) ethanol at a ratio of 6 volumes of ethanol to 1 volume of CHCl3. During dripping, the high purity biodegradable polymer is precipitated and after drying it is used to make various biomaterials for medical, dental and pharmaceutical use. In addition to this, high purity biodegradable polymers can also be employed as an important raw material in the production of relevant chemical intermediates such as 1,3 propanediol, 3-hydroxypropionaldehyde, acrylic, malonic acid, esters and amines.

Os versados na arte apreciarão que pequenas variações nas formas de realizar a invenção descrita acima devem ser compreendidas como dentro do escopo da invenção e a das reivindicações anexas.Those skilled in the art will appreciate that slight variations in the embodiments of the invention described above should be understood to be within the scope of the invention and the appended claims.

Reivindicações Processos de Produção de PolihidroxialcanoatosPolyhydroxyalkanoate Production Processes

Claims

Polyhydrixalcanoate production process comprising a solid phase fermentation process selected from the group comprising soybean cake, babassu cake and mixture thereof, using microorganisms belonging to the genera Alcaligenes and / or Ralstonia, in a temperature range of 20 at 40 ° C.

Process according to Claim 1, characterized in that it further comprises a step of isolating the product obtained in said fermentation.

Process according to Claim 1, characterized in that the solid phase additionally comprises other nutrients.

Process according to claim 1, characterized in that the moisture of the fermentation step ranges from approximately 40% v / m to approximately 80% v / m.

Process according to Claim 2, characterized in that the isolation of the biopolymer comprises at least one percolation step.

Process according to Claim 5, characterized in that the percolation step uses chloroform as an organic solvent.

Process according to Claim 2 or 5, characterized in that the isolation of the biopolymer comprises at least one precipitation step.

Process according to Claim 7, characterized in that the precipitation occurs in the presence of a volatile polar solvent.

A method according to claim 1, further comprising a preliminary growth step of the microorganism.

Process according to Claim 1, characterized in that it further comprises a filtration step after fermentation.

Process according to Claim 5, characterized in that it further comprises a step of evaporating the percolating solvent.