Diseño de procesos para la extracción y purificación de ectoína producida por microorganismos.

Abstract

En este trabajo se ha planteado el diseño de una planta demostración para la optimización del proceso de obtención y purificación de ectoína producida por bacterias metanótrofas alimentadas con residuos, partiendo de resultados experimentales obtenidos en el laboratorio y referencias bibliográficas. El diseño se ha realizado para una producción de 20 kg ectoína/año. El proceso consta de dos etapas principales. En la primera de ellas se extrae la ectoína de las bacterias mediante un bio-milking con agua, mientras que en la segunda se procede a purificar la ectoína extraída. La purificación consta de una centrifugación inicial para separar la biomasa de la disolución de ectoína, seguido de una electrodiálisis para eliminar las sales, presentes en elevada concentración en el medio de cultivo. A continuación, se acidifica la disolución desalinizada para ionizar la ectoína y se pasa por una columna de intercambio iónico donde queda retenida. La ectoína adsorbida se eluye con una disolución de NaOH 1,3 M, se neutraliza con H2SO4, y se concentra por evaporación hasta un 95% en masa. Se añaden 10 kg metanol/kg ectoína para precipitar los sulfatos, y el líquido filtrado se lleva a un cristalizador evaporativo. El metanol residual se seca para obtener el producto final: ectoína purificada al 95%. El proyecto incluye trabajo experimental, un diseño preliminar de la planta demostración y el diseño de algunos de los equipos, como la columna de intercambio iónico. Se ha realizado además un estudio de la viabilidad económica, incluyendo los diferentes escenarios ante la variación del precio de venta.

In this work, the design of a demonstration plant for the optimisation of the process of obtaining and purifying ectoine produced by methanotrophic bacteria fed with waste has been proposed, based on experimental results obtained in the laboratory and bibliographic references. The design has been carried out for a production of 20 kg ectoine/year. The process consists of two main steps. In the first step, the ectoine is extracted from the bacteria by bio-milking with water, while in the second step, the extracted ectoine is purified. Purification consists of an initial centrifugation to separate the biomass from the ectoine solution, followed by electrodialysis to remove the salts, which are present in high concentration in the culture medium. The desalted solution is then acidified to ionise the ectoine and passed through an ion exchange column where it is retained. The adsorbed ectoine is eluted with a 1,3 M NaOH solution, neutralised with H2SO4, and concentrated by evaporation to 95 % by mass. 10 kg methanol/kg ectoine is added to precipitate the sulphates, and the filtered liquid is taken to an evaporative crystalliser. The residual methanol is dried to obtain the final product: 95% purified ectoine. The project includes experimental work, a preliminary design of the demonstration plant and the design of some of the equipment, such as the ion exchange column. An economic feasibility study has also been carried out, including different scenarios for the variation of the selling price.