A tecnologia para a produção de Minerv-PHATM é constituída por subprocessos sucessivos que permitem transformar as fontes de carbono contidas em co-produtos da agricultura em polihidroxialcanoatos (PHA), moléculas que têm propriedades que lhes permitem substituir em nível comercial muitos plásticos obtidos de fósseis, tendo ainda uma diferença especial com relação àqueles: a biodegrabilidade.
Os polihidroxialcanoatos (PHA) são biodegradáveis em fase de compostagem, como outros bioplásticos, mas também em águas livres, algo totalmente peculiar, graças à atividade metabólica dos microrganismos naturalmente presentes no ambiente.
A tecnologia Bio-on foi concebida de modo a respeitar e valorizar as características ecológicas e biológicas dos polihidroxialcanoatos (PHA).
São dois os principais produtos:
PHB, poly-hydroxy-butirate, poli-hidróxi-butirato
PHBVV, poly-hydroxy-butirate-valerate-valerate, poli-hidróxi-butirato-valerato-valerato.
Os dois principais produtos têm características substancialmente diferentes que permitem substituir os plásticos tradicionais de origem fóssil, não biodegradáveis, de vários tipos.
O PHBVV é, na realidade, um grupo de moléculas em que a flexibilidade pode ser adaptada em função das necessidades de aplicação.
Os subprocessos são os seguintes:
a) fermentação ou up-stream-phase,
b) recuperação e purificação, ou down-stream-phase.
a) Fermentação
O processo de fermentação se baseia na capacidade de uma bactéria da espécie Ralstonia eutropha de metabolizar as fontes de carbono de modo a convertê-las em polihidroxialcanoatos (PHA).
As fontes de carbono utilizadas podem ter várias origens, por exemplo:
subprodutos da indústria de bebidas
subprodutos da indústria da cana
glicerol, também não refinado, das fases de produção do biodiesel
óleos e gorduras de várias origens.
Uma primeira fase de crescimento favorece o aumento da biomassa bacteriana, ou seja, o número de células presentes, com o seguinte objetivo:
- fornecemos todos os elementos nutritivos necessários para que o microrganismo possa se proliferar no menor tempo possível;
- regulamos os parâmetros do processo (pH, temperatura e pressão) de modo que o ambiente seja o ideal para o crescimento rápido;
- temos mais fases vegetativas em fermentador em série, que tem o objetivo de desvincular a parte produtiva dos tempos ociosos de crescimento de biomassa.
O microrganismo utilizado é totalmente isento de patogenicidade, portanto não existe nenhum perigo para os operadores ou habitantes dos arredores do local de produção.
Os objetivos essenciais do processo de fermentação são:
-obter um alto índice de conversão do substrato em polihidroxialcanoatos (PHA);
-obter um alto índice de produção de polihidroxialcanoatos (PHA) por unidade de tempo.
Como indicado anteriormente, existem fases produtivas que, do ponto de vista do tempo, não têm influência na produção horária porque ocorrem em uma fase paralela à fase de produção fermentativa propriamente dita. Essas fases auxiliares são:
- crescimento do microrganismo nas fases vegetativas, em balão de Erlenmeyer e fermentador;
- tratamento esterilizando do coproduto que contém a fonte de carbono;
- preparação das soluções de nutrientes que integram o metabolismo bacteriano.
No fim do processo de fermentação, a descarga do caldo rico em polihidroxialcanoatos (PHA) ocorre com rapidez de modo a desvincular todas as fases sucessivas do fermentador, que volta rapidamente à fase de lavagem, preparação e esterilização para o inóculo sucessivo, já previamente preparado.
b) Recuperação e purificação
Em síntese, a fase de recuperação tem o objetivo de extrair a molécula de interesse da mistura total representada pelo caldo fermentado, até um produto grosseiro com alta pureza, refinado até um nível de comercialização na fase de purificação.
No fim do processo o microrganismo tem uma biomassa com até 80% de polihidroxialcanoatos (PHA), contidos dentro da parede celular, portanto a fase de purificação da tecnologia Bio-on faz parte do grupo de processo em que a extração comporta a destruição da célula. Os 20% da biomassa são compostos de proteínas, membranas plasmáticas, conteúdo citoplasmático em geral, tratável com processos de depuração padrão.
A prerrogativa da tecnologia Bio-on, capaz primeiro lugar de manter o caráter ecológico, e em segundo lugar de garantir a origem biológica do carbono contido e utilizado no processo, é a de não utilizar solventes que usualmente são orgânicos, como clorofórmio e acetona, e que têm um impacto ambiental considerável e que representam um alto custo no processo produtivo.