Desarrollo de bioprocesos para la valorización de subproductos industriales mediante la generación y la aplicación de técnicas quimiométricas y de modelado matemático de procesos.

Abstract

El presente proyecto propone desarrollar y analizar diferentes estrategias de cultivo para la producción de biomasa, metabolitos y enzimas, incluyendo en la formulación de los medios de cultivo específicos componentes provenientes de desechos industriales, de nulo o bajo valor agregado. La biomasa y los metabolitos intracelulares y extracelulares que se desean producir, tienen aplicación directa en la región y algunos de ellos tienen alto valor agregado. La optimización de las estrategias de cultivo se realizará en forma teórica y experimental, desde la perspectiva de la quimiometría y la simulación matemática de los sistemas elegidos, a través de herramientas de la ingeniería de bioprocesos. Desde el punto de vista ambiental, el proyecto podría abrir nuevas alternativas a los destinos finales de los efluentes y subproductos industriales descriptos. Resumiendo, se pretenden procesos más amigables con el medio ambiente, y también rentables desde un punto de vista económico, mediante tecnologías que permitan la obtención de productos con interés industrial y comercial. Desde el punto de vista de los recursos humanos, el presente proyecto tiene como objetivo la formación de los mismos en diferentes disciplinas relacionadas con el desarrollo de medios de cultivo novedosos, el diseño de experimentos y la optimización utilizando herramientas quimiométricas, la manipulación de dispositivos de cultivo de alta tecnología, el manejo de herramientas de base fundamental y práctica útiles para la simulación de procesos, etc. Resulta vital el entrenamiento y la capacitación de los integrantes del equipo en áreas no afines con su formación actual. Se pretenden realizar instancias de formación cruzada, tal de lograr un trabajo multidisciplinario, sincronizado y racional. Además, se prevé la incorporación de tesinistas y pasantes de formación extracurricular en investigación y desarrollo, para realizar diferentes actividades como la producción de microorganismos en cámaras de cultivo, biorreactores ad hoc y comerciales automatizados; análisis de diferentes estrategias de escalado de la producción de biomasa y metabolitos mediante la utilización de programas informáticos de simulación e incorporando las expresiones cinéticas previamente obtenidas; utilización de programas informáticos adecuados para el procesamiento de todos los datos analíticos obtenidos en cada una de las etapas de los desarrollos así como en su evaluación.

This project proposes to develop and analyze different cultivation strategies for the production of biomass, metabolites and enzymes, including components from industrial waste in the formulation of specific cultivation media, harvoring no or low added value. Biomass and intracellular and extracellular metabolites that are to be produced have direct application in the region and some of them have high added value. Optimization of cultivation strategies will be carried out in a theoretical and experimental way, from the perspective of chemometrics and mathematical simulation of the chosen systems, employing bioprocess engineering tools. From an environmental point of view, the project could open new alternatives to the final destinations of effluents and industrial by-products described. In short, more environmentally friendly processes are sought, and also profitable from an economic point of view, through technologies that allow obtaining products with industrial and commercial interest. From the point of view of human resources, this project aims to train them in different disciplines related to the development of novel culture media, design of experiments and optimization using chemometric tools, manipulation of high technology cultivation devices, use of basic and practical tools useful for the simulation of processes. Training and building capacity of the team members in areas not related to their current training is vital. It is intended to carry out instances of cross training, in order to achieve a multidisciplinary, synchronized and rational work. In addition, the incorporation of thesis students and trainees from extracurricular training in research and development is planned, to carry out different activities such as production of microorganisms in culture chambers, ad hoc and automated bioreactors; analysis of different scaling strategies for biomass and metabolite production using simulation software and incorporating previously obtained kinetic expressions; use of appropriate computer programs for the processing of all the analytical data obtained in each of the stages of development as well as in its evaluation.