La tecnologia per la produzione di Minerv-PHATM consta di sotto-processi successivi che permettono di trasformare le fonti di carbonio contenute in coprodotti dell'agricoltura in poli-idrossi-alcanoati (PHA), molecole aventi proprietà tali da poter sostituire a livello commerciale molte plastiche ottenute da fossili, avendo in più una peculiare differenza da queste, la biodegradabilità.
I poli-idrossi-alcanoati (PHA) sono biodegradabili in fase di compostaggio, come altre bioplastiche, ma anche in acque libere, cosa assolutamente peculiare, grazie alla attività metabolica dei microrganismi naturalmente presenti nell'ambiente.
La tecnologia di Bio-on è disegnata in maniera tale da rispettare ed esaltare il carattere eco e bio dei poli-idrossi-alcanoati (PHA).
I prodotti piattaforma sono due:
PHB, poly-hydroxy-butirate, poli-idrossi-butirrato
PHBVV, poly-hydroxy-butirate-valerate-valerate, poli-idrossi-butirrato-valerato-valerato.
I due prodotti piattaforma hanno caratteristiche sostanzialmente diverse che permettono di sostituire plastiche tradizionali da fossili, non biodegradabili, di tipo diverso.
Il PHBVV in realtà è una famiglia di molecole in cui il carattere flessibilità può essere modulato in funzione delle necessità appplicative.
I sotto-processi sono i seguenti:
a) fermentazione o up-stream-phase,
b) recovery e purificazione o down-stream-phase,
a) Fermentazione.
Il processo fermentativo si basa sulla capacità di un microrganismo batterico, della specie Ralstonia eutropha, di metabolizzare le fonti di carbonio in maniera tale da convertirle in poli-idrossi-alcanoati (PHA).
Le fonti di carbonio utilizzate possono avere origine variabile, ad esempio:
sottoprodotti dell'industria della bietola
sottoprodotti dell'industria della canna
glicerolo, anche grezzo dalle fasi di produzione di bio-diesel
oli e grassi di varia origine.
Una prima fase di crescita favorisce l'aumento della biomassa batterica, ossia il numero di cellule presenti; a tal scopo:
- forniamo tutti gli elementi nutritivi necessari affinchè il microrganismo possa duplicarsi nel minor tempo possibile;
- regoliamo i parametri di processo (pH, temperatura e pressione) in maniera tale che l'ambiente sia ottimale per una rapida crescita;
- abbiamo più fasi di crescita vegetativa in fermentatore in serie, che hanno lo scopo di svincolare la parte produttiva dai tempi morti di accrescimento di biomassa.
Il microrganismo utilizzato è totalmente privo di patogenicità, per cui non vi è alcun pericolo per operatori ed abitanti circostanti il sito produttivo.
Gli scopi essenziali del processo fermentativo sono:
- ottenere una alta resa di conversione da substrato a poli-drossi-alcanoato (PHA);
- ottenere una alta resa di produzione di poli-idrossi-alcanoati (PHA) per unità di tempo.
Come accennato precedentemente vi sono fasi produttive che dal punto di vista temporale non hanno influenza sulla produzione oraria, perché avvengono in fasi parallele alla fase di produzione fermentativa propriamente detta; tali fasi ausiliarie sono:
- crescita del microrganismo nelle fasi vegetative, in beuta e fermentatore;
- trattamento sterilizzante del coprodotto contenente la fonte di carbonio;
- preparazione delle soluzioni di nutriliti integranti il metabolismo batterico.
A fine processo fermentativo lo scarico del brodo ricco in poli-idrossi-alcanoati (PHA) avviene in maniera rapida in modo tale da svincolare ogni fase successiva dal fermentatore, che torna rapidamente alla fase di lavaggio, allestimento e sterilizzazione per l'inoculo successivo, preventivamente preparato.
b) Recovery e purificazione.
In sintesi la fase di recovery, termine gergale in campo fermentativo, ha lo scopo di estrarre la molecola di interesse dalla miscelanea totale rappresentata dal brodo fermentato, fino ad un prodotto grezzo ad alta purezza, affinato fino ad un livello commerciale nella fase di purificazione.
A fine processo il microrganismo ha una biomassa rappresentata fino all'80% da poli-idrossi-alcanoati (PHA), contenuti entro la parete cellulare, per cui la fase di purificazione della tecnologia Bio-on fa parte della famiglia di processi in cui l'estrazione comporta la distruzione della cellula. Il 20% della biomassa è rappresentato da proteine, membrane plasmatiche, contenuto citoplasmatico in generale, trattabile con processi di depurazione standard.
Prerogativa della tecnologia Bio-on atta in primis a mantenere il carattere eco, in secundis in grado di garantire l'orIgine bio del carbonio contenuto ed ulizzato nel processo, è quella di
non utilizzare solventi solitamente denominati organici, quali cloroformio ed acetone, i quali hanno forte impatto ambientale e sono determinante fattore di spesa nel processo produttivo.