Síntese do processo de produção do ácido 3-hidroxipropiônico

dc.contributor.advisor1Fernando Furlan, Felipe
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4136352953168873
dc.contributor.authorLopera Tabanez, Naiara
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0115875142893770
dc.contributor.refereeJosé da Silva, Adilson
dc.contributor.refereeElias Milli, Andrew
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9027834000452831
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3447469350644179
dc.date.accessioned2026-09-15T11:52:26Z
dc.date.issued2022-04-28
dc.description.abstractThe production of chemical building blocks through bioprocesses stands out as a possibly sustainable alternative compared to the synthesis of petroleum-derived ones. The 3-hydroxypropionic acid (3-HP) is presented as a potential building block, a precursor of a range of compounds and specialties (e.g., acrylic acid, methyl acrylate, 1,3-propanediol, malonic acid, hydroxyamides, and acrylamide). Thus, 3-HP is naturally produced as an intermediary in metabolic pathways or as a secondary metabolite of several microorganisms, which highlights the opportunity to produce it using bioprocesses. However, it is not possible to achieve commercially interesting results using wild-type strain, which is possible through recombinant strains. Although the proposal is promising, the knowledge about its economic viability is limited, i.e., the minimum performance required for the process to make it economically viable. In this sense, the techno-economic analysis is a tool that gives the direction for the chemical routes to be explored. Thus, the aim of this work has consisted of the preliminary cost analysis of processes previously reported in the literature, followed by the synthesis and simulation of the most promising economically scenario. For this purpose, references for 3-HP production focusing on carbon sources that would allow the integration to biorefineries were raised. In addition, the fermentation process of each reference was detailed in terms of raw materials and their costs obtained by contacting suppliers and the national database Comex Stat. Through the preliminary cost analysis, it was verified that vitamin B12 accounts for up to 97,5% in processes that use the coenzyme, while the isopropyl-β-D-galactoside (IPTG) is responsible for up to 77% in references that employ the inducer. Thus, the case chosen for the synthesis and simulation does not need vitamin B12 and IPTG, and its gross cost is 15.72 BRL/kg. For the separation step, it was proposed reactive extraction using tri-n-octylamine (20% v/v) and 1-decanol (80% v/v) as solvent followed by back-extraction using temperature-swing, which allowed recovery up to 90% of 3-HP.eng
dc.description.resumoA produção de plataformas químicas através de bioprocessos se destaca como uma proposta possivelmente mais sustentável à síntese de blocos construtores derivados do petróleo. O ácido 3-hidroxipropiônico (3-HP) se apresenta como bloco construtor em potencial, precursor de uma gama de compostos e especialidades (e.g. ácido acrílico, acrilato de metila, 1,3-propanodiol, ácido malônico, hidroxiamidas e acrilamida). O 3-HP é naturalmente produzido como intermediário das vias metabólicas ou ainda como metabólito secundário de diversos microrganismos, o que destaca a oportunidade de produzi-lo empregando bioprocessos. No entanto, não é possível obter resultados comercialmente interessantes por meio das linhagens selvagens, o que pode ser alcançado através das linhagens recombinantes. Contudo, embora a proposta seja promissora é limitado o conhecimento quanto sua viabilidade econômica, i.e., o desempenho mínimo necessário do processo para que a síntese do 3-HP por bioprocessos seja economicamente viável. Neste sentido, a análise técnico-econômica é uma ferramenta que permite o direcionamento das rotas químicas a serem exploradas. Assim, o objetivo deste trabalho consistiu na análise preliminar dos custos de processos já reportados na literatura e posterior síntese e simulação do caso economicamente mais promissor. Para tanto, foram levantadas referências da produção do 3-HP direcionada a fontes de carbono que permitem a integração à biorrefinarias, sendo selecionadas 27 referências. Adicionalmente, o processo fermentativo de cada referência foi detalhado em termos das matérias-primas e seus custos levantados através do contato com fornecedores e da base de dados nacional Comex Stat. Por meio da análise preliminar dos custos, foi verificado que para os processos nos quais a vitamina B12 é empregada até 97,5% do custo bruto corresponde à coenzima, enquanto o isopropil-β-D-galactosídeo (IPTG) responde por até 77% em referências que utilizam o indutor. Com isso, o caso selecionado para síntese e simulação é isento do emprego de IPTG e vitamina B12, cujo custo bruto do 3-HP é 15,72 BRL/kg. Para etapa de separação foi proposta a extração reativa utilizando como solvente a tri-n-octilamina (20% v/v) em 1-decanol (80% v/v) seguida da retroextração por oscilação de temperatura, a qual permitiu uma recuperação de aproximadamente 90% do 3-HP.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipId132732/2020-3
dc.identifier.citationLOPERA TABANEZ, Naiara. Síntese do processo de produção do ácido 3-hidroxipropiônico. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24662.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24662
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectBiorrefinaria
dc.subjectPlataformas químicaspor
dc.subjectAnálise econômica preliminarpor
dc.subjectSíntese de processopor
dc.subjectÁcido 3-hidroxipropiônicopor
dc.subjectBiorefineryeng
dc.subjectChemical platformseng
dc.subjectPreliminary economic analysiseng
dc.subjectProcess synthesiseng
dc.subject3-hydroxypropionic acideng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleSíntese do processo de produção do ácido 3-hidroxipropiônicopor
dc.title.alternativeSynthesis of the production process of 3-hydroxypropionic acideng
dc.typeDissertação

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação_Defesa_NT_23.pdf
Tamanho:
1.67 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format