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

生物过程 里氏木霉 生物过程工程 生物反应器 生物技术 生命周期评估 生化工程 制浆造纸工业 工程类 生产(经济) 纤维素酶 生物 植物 经济 纤维素 宏观经济学 化学工程
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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