Development of an economically competitive Trichoderma-based platform for enzyme production: Bioprocess optimization, pilot plant scale-up, techno-economic analysis and life cycle assessment

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作者
E.A. Lima,F Mandelli,Daniel Fernando Kolling,Jaqueline Matsusato Souza,Carlos Alberto de Oliveira Filho,Mateus Ribeiro da Silva,Isabelle Lobo de Mesquita Sampaio,Tassia L. Junqueira,Mateus Ferreira Chagas,Juliana Conceição Teodoro,Edvaldo Rodrigo de Morais,M.T. Murakami
出处
期刊:Bioresource Technology [Elsevier BV]
卷期号:364: 128019-128019 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.biortech.2022.128019
摘要

Despite decades of research and industrial applications of Trichoderma reesei, the development of industrially relevant strains for enzyme production including a low-cost and scalable bioprocess remains elusive. Herein, bioprocess optimization, pilot plant scale-up, techno-economic analysis and life-cycle assessment for enzyme production by an engineered T. reesei strain are reported. The developed bioprocess increased in ∼2-fold protein productivity (0.39 g.L-1.h-1) and 1.6-fold FPase activity (196 FPU.L-1.h-1), reducing the fermentation in 4 days. Cultivation in a 65-L pilot plant bioreactor resulted in 54 g.L-1 protein in 7 days, highlighting the robustness and scalability of this bioprocess. Techno-economic analysis indicates an enzyme cost of ∼3.2 USD.kg-1, which is below to the target proposed (4.24 USD.kg-1) in the NREL/TP-5100-47764 report, while life-cycle assessment shows a carbon footprint reduction of approximately 50% compared to a typical commercial enzyme. This study provides the fundamental knowledge for the design of economically competitive Trichoderma technologies for industrial use.

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