Extracción de polihidroxialcanoatos (PHA), a partir de biomasa oleaginosa y utilización del disolvente obtenido para la extracción de polihidroxialcanoatos (PHA),

a partir de biomasa.

La presente invención está relacionada con un proceso para separar polihidroxialcanoatos (PHA) en una biomasa oleaginosa que contenga PHA y que comprende las siguientes fases:

a) Introducción de la biomasa oleaginosa en una estufa a 100°C durante 6 horas, aproximadamente.

b) Tratamiento de la biomasa oleaginosa con un disolvente especifico de PHA.

c) Realización del tratamiento en un equipo de extracción SOXHLET.

d) Obtención de un precipitado de PHA y un disolvente con características específicas.

e) Separación por filtración del precipitado de PHA y el disolvente obtenido.

f) El disolvente obtenido tiene propiedades para poder extraer PHA en biomasa, tanto oleaginosa como no oleaginosa.

Extracción de polihidroxialcanoatos (PHA), a partir de biomasa oleaginosa y utilización del disolvente obtenido para la extracción de polihidroxialcanoatos (PHA), a partir de biomasa.

Sector de la técnica

La presente invención está basada en la patente ES 2 185 796 T3, en la que se realiza la extracción de un polihidroxialcanoato a partir de un sistema biológico, tal como una planta o bacteria, llevando a cabo la extracción con un disolvente.

Con la presente invención, se trata de mejorar los rendimientos en la extracción de PHA a partir de una biomasa oleosa con el uso de un disolvente para PHA y recuperación, con el procedimiento descrito, de un disolvente con características especiales, utilizable en la extracción de PHA a partir de una biomasa.

Estado de la técnica

Las industrias petroquímicas eran la fuente mayoritaria y rentable de obtención de polímeros para la industria plástica. Ante la demanda de dichas industrias de conseguir materias primas no contaminantes se han conseguido recientes avances en la tecnología, dando como resultado nuevas fuentes de polímeros útiles en este tipo de industrias.

Cabe resaltar la producción de resinas plásticas usando organismos vivos ("bioplastico"), incluyendo bacterias y plantas de cultivo genéticamente manipuladas, que se diseñan para producir polímeros tales como polihidroxialcanoato (PHA); también, un gran número de bacterias que producen PHA de forma natural es una fuente prometedora de PHA (véase, por ejemplo, Poirier, Y., D.E. Dennis, K. Klomparens y C. Somerville, "Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants", SCIENCE, Vol. 256, pp. 520-523 (1992); la publicación de solicitud de WO 95/05472, publicada el 23 de febrero de 1995; la publicación de solicitud de WO 93/02187, publicada el 4 de febrero de 1993; NOVEL BIODEGRADABLE MICROBIAL POLYMERS, E.A. Dawes, ed., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - Vol. 186, Kluwer Academic Publishers (1990)).

En una producción a gran escala, es necesaria encontrar métodos más rentables para la obtención y purificación de PHA.

Los métodos de separación convencionales usados de forma extensiva en la extracción de lípidos de bajo peso molecular no son prácticos para emplearlos en un procedimiento de aislamiento de resina. Por ejemplo, una presión mecánica simple es impracticable debido a que, a diferencia de la separación de aceites vegetales a partir de frutos oleaginosos, los plásticos sólidos no se pueden extraer mediante estrujamiento de las cosechas por prensado mecánico.

La separación de PHA por métodos de sedimentación debería ser, en principio, posible. Sin embargo, la sedimentación gravitacional (fuerza de 1G) simple en un medio de suspensión líquido es, de hecho, bastante impracticable. La velocidad de sedimentación es extremadamente lenta. Además, tal sedimentación lenta se rompe fácilmente por el movimiento Browniano de las partículas de PHA inducido por la fluctuación térmica de las moléculas del fluido de suspensión que rodea a las partículas. Además, el extenso período de tiempo requerido para sedimentar partículas de PHA muy finas introduce el problema de la contaminación bacteriana y posterior biodegradación de la suspensión de las partículas.

Los métodos conocidos de extracción con disolventes también están limitados para la separación a gran escala de PHA a partir de una biomasa. Un disolvente usado habitualmente para la extracción de PHA procedente de bacterias es cloroformo. También se describen para uso otros disolventes hidrocarbonados halogenados tales como diclorometano, dicloroetano y cloropropano (véase, por ejemplo, la US 4.562.245, Stageman, expedida el 31 de diciembre de 1985; la US 4.324.907, Senior, Wright y Anderson, expedida el 13 de abril de 1982; la US 4.310.684, Vanlautem y Gilain, expedida el 12 de enero de 1982; la. US 4.705.604, Vanlautem y Giliain, expedida el 10 de noviembre de 1987; la solicitud de EP 036 699, Homes y Wright, publicada el 3 de septiembre de 1981; y la solicitud de DE 239.609, Schmidt, Schmiechen, Rehm y Trennert, Publicada el 10 de enero de 1986).

En el proceso de extracción del disolvente, la disolución de PHA concentrada forma a menudo un fluido de viscosidad muy alta, o incluso algunas veces un gel, que puede ser extremadamente difícil de procesar. Además, tales disolventes son potencialmente dañinos para la salud y el medio ambiente si no se eliminan completamente del PHA.

En consecuencia, no sería deseable el uso de una gran cantidad de tales disolventes que dan como resultado la formación de disoluciones o geles altamente viscosos, especialmente próximos al sitio de recolección.

En los documentos EP 0.473.043, EP 0.124.309 y ES 2 177 796 T3 están basados en la necesidad de un procedimiento simple y económico para recuperar bioplasticos y sugieren procedimientos alternativos para extraer PHA de biomasa, a partir de una fuente biológica a gran escala.

El documento ES 2 185 796 T3 extrae polihidroxialcanoatos a partir de un sistema biológico, tal como una planta o bacteria, llevando a cabo la extracción con un disolvente. En dicha invención utiliza la agitación como método de extracción de PHA con el disolvente. Posteriormente, elimina el disolvente para poder obtener el precipitado de PHA.

Descripción de la invención

El presente documento está basado en un procedimiento para separar polihidroxialcanoato (PHA) a partir de una biomasa con características oleaginosas, que contiene el PHA en grandes cantidades. El procedimiento es el siguiente:

Tal procedimiento satisface la necesidad de un procedimiento relativamente simple y económico para recuperar bioplasticos a partir de una fuente biológica a gran escala.

Definiciones de los términos usados en la descripción de este método:

- Biomasa: Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado.

- Biomasa oleaginosa: Biomasa procedente de frutos ricos en aceites, (aceituna, aguacate y otros).

- Polihidroxialcanoato y PHA: Polímero que tiene la unidad que se repite:

Los términos polihidroxialcanoato y PHA incluyen polímeros que contienen una o más unidades que se repiten diferentes.

- Extraer polihidroxialcanoato a partir de una biomasa, además de referirse a la extracción del PHA particular producido por una biomasa que produce un único PHA, también se refiere a la recuperación de uno o más tipos de PHA cuando la biomasa produce más de un tipo de PHA.

- Disolvente: Sustancia capaz de disolver otra sustancia (soluto) para formar una mezcla uniformemente dispersa (disolución) a nivel de tamaño molecular o iónico.

- Precipitado: Sólido que se produce en una disolución por efecto de una reacción química o bioquímica.

- Extractor SOXHLET (Fig. 1): A escala de laboratorio, es un tipo de material de vidrio utilizado para la extracción de compuestos, generalmente de naturaleza lipídica, contenidos en un sólido, a través de un solvente a fin.

El extractor consta de un condensador provisto de una chaqueta, con espigas para la entrada y salida del refrigerante. Está conformado por un cilindro de vidrio vertical. La columna está dividida en una cámara superior y otra inferior. La superior o cámara de muestra sostiene un sólido o polvo del cual se extraerán compuestos. La cámara de disolvente, exactamente abajo, contiene una reserva de disolvente.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para separar PHA a partir de una biomasa oleaginosa que contiene el PHA, caracterizado el procedimiento por:

2. Un procedimiento según la reivindicación 1 consistente en un filtrado y lavado del precipitado, dejando libre la mezcla de PHA de ceras y aceites.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 por el cual se obtiene un precipitado de PHA y sus mezclas.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el disolvente del polihidroxialcanoato se selecciona del grupo que consiste en acetona, acetonitrilo, benceno, acetato de butilo, propionato de butilo, β-butirolactona, γ-butirolactona, dióxido de carbono licuado, cloroformo, 1,2-dicloroetano, carbonato de dietilo, dietilformamida, carbonato de dimetilo, succinato de dimetilo, dimetilsulfoxido, dimetilformamida, 1,4-dioxano, acetato de etilo, diacetato de etilenglicol, acetato de metilo, metil-etil-cetona, 1,1,2,2-tetracloroetano, tetrahidrofurano, 1,1,2-tricloroetano, 1,2,3-tricloropropano, tolueno, xileno, y sus mezclas.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el disolvente obtenido en el procedimiento se puede considerar como disolvente para la extracción de PHA en biomasa no oleaginosa, así como oleaginosa.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la biomasa sea de origen bacteriano, hongos, levaduras o plantas, así como sus modificaciones genéticas.