Dra. Noelia Sagarzazu Grau
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Proyectos TRANSBIO Y CARBIO.
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 Gran demanda mundial de petróleo...
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20131003 H2020 Pamplona Raquel Virto Resano y Noelia Sagarzazu: Proyectos transbio y carbio. transformación biotecnológica de subproductos de la industria agroalimentaria

  1. 1. Dra. Noelia Sagarzazu Grau Área I+D+i HORIZONTE 2020: CASOS DE ÉXITO EN PROGRAMAS EUROPEOS Proyectos TRANSBIO Y CARBIO. Transformación Biotecnológica de Subproductos de la Industria Alimentaria
  2. 2. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Ántecedentes:  Gran demanda mundial de petróleo. No se terminará de un día para otro pero irá incrementando su precio Población 2030 será de 8.3 billones (2005: 6.5 billones). Consumo de fuentes no renovables, impacto en el ecosistema y cambio climático.  Biomasa vegetal renovable. 192 millones de toneladas cada año en UE. Altos costes de producción de biocompuestos debido a la falta de optimización a lo largo de toda la producción. Sin embargo la tendencia al cambio hacia fuentes renovables es rápida. Por el incremento en precios y debido a la habilidad microbiana.  EL mercado de productos químicos biorrenovables ha obtenido beneficios de $1.63 billones en 2008 y espera obtener $5.01 billones en 2015.
  3. 3. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Objetivo del proyecto TRANSBIO: El principal objetivo del proyecto TRANSBIO es la implementación de un concepto innovador en cascada para la revalorización de los subproductos procedentes de la industria de transformación de frutas y verduras. Utilización de técnicas y procesos sostenibles y respetuosos con el medio ambiente para la obtención de bioproductos de valor Biopolímeros (PHBs) para la fabricación de plásticos biodegradables; Ácido succínico como nutraceútico y plataforma química; Enzimas para uso en detergentes. Producción microbiana Habas Brocoli Maíz dulce Espárrago Judía verde Acelga BioTRANSformation of by-products from fruit and vegetable processing industry into valuable BIOproducts
  4. 4. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Objetivo del proyecto TRANSBIO:
  5. 5. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria METODOLOGÍA: El Consorcio del proyecto TRANSBIO - El consorcio: 16 participantes - Argentina, Costa Rica, Méjico, Bélgica, Alemania, Italia, Portugal, Rumanía, España - Presupuesto total: 4.026.840 € - Duración: 48 meses
  6. 6. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Nombre Siglas País Presupuesto Fundación Tecnalia Research and Innovation TECNALIA España 440,536.00 Wetlands Incubator SPRL WETLANDS Bélgica 258,256.00 Vereir Zur Foerderung Des Technologietransfers an Der Hochschule Bremerhaven EV TTZ Alemania 229,802.00 Promic SA PROMIC España 207,280.00 Bioesplora SRL ESP Italia 288,000.00 Centro Nacional de Tecnología y Seguridad Alimentaria CNTA España 271,200.00 Universidad de Costa Rica CITA Costa Rica 158,400.00 Soluciones Verdes SRL ECO Argentina 72,160.00 Universidad de Minho UMINHO Portugal 256,000.00 Biotrend- Inovacao e Engenharia em Biotecnologia SA BIOTREND Portugal 334,056.00 Biozoon GMBH BIOZOON Alemania 199,136.00 Universidad autónoma Metropolitana UAM-I Méjico 247,800.00 Naturstoff-Technik GMBH NST Alemania 333,200.00 Proteus Biotech SLU PROTEOS España 287,400.00 Tritecc SRL TTC Rumanía 123,016.00 Organic Waste Systems NV OWS Bélgica 320.598.00 METODOLOGÍA: El Consorcio del proyecto TRANSBIO
  7. 7. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Kik-off Meeting: Álava (España) diciembre 2011. Organizado por Tecnalia. 6th month meeting: Vic (España) Junio de 2012 . Organizado por PROMIC. 12th month meeting: Bremerhaven (Alemania) Diciembre 2012. Organizado por TTZ 18th month meeting: Braga (Portugal) Junio 2013. Organizado por Universidad de Minho. METODOLOGÍA: El Consorcio del proyecto TRANSBIO
  8. 8. WP 5: Preparation of PHB based biomaterial for packaging application Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria WP 10: Solid state fermentation in technical scale and enzyme recovery WP 8:Stablishment of down-stream processing procedure WP 11: Enzyme application in detergent formulations WP 12:Conversion of biomass remaining after extraction of bioproducts into biogas WP 13:Implementation of sustainable and economical feasible procedures in pilot scale WP1: Definition of Requirements T 1.1 T 1.2 T 1.3 T 1.4 T 1.5 WP 2: By-produc Pre-tretament, Conditioning and Enzymatic Hydrolisis T 2.1 T 2.2 T 2.3 T 2.4 WP 3: Bacterial strain selection for PHB production T 3.1 T 3.2T 3.3 T 3.4 WP 4: PHB fermenttion strategy &Down stream processing T 4.1 T 4.2 T 5.1 T 5.2 T 5.3 T 5.4 WP 6: Selection, Genetic characterization and Optimization of yeasts for succinic acid production T 6.1 T 6.2 T 6.3 T 6.4 WP 7: Protocol development for yeast fermentation on by-products from fruit and vegetable processing T 7.1 T 7.2 T 7.3 T 8.1 T 8.2 WP 9: Filamentous fungi selection & Development of lab-scale SSF T 9.1 T 9.2 T 10.1 T 10.2 T 11.1 T 11.2 T 11.3 WP 14: Life cycle assessment & economic feasibility study WP 16: Management of the consortium WP 15: Dissemination, Training and Explotation
  9. 9. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria El objetivo de este paquete de trabajo es la gestión de las diversas actividades del proyecto con el fin de garantizar el funcionamiento productivo y eficiente, para hacer frente a las dificultades que pueden surgir durante el proyecto, y para garantizar la calidad y la correcta entrega de los informes de seguimiento. WP 16: Gestión del proyecto
  10. 10. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria La elaboración y ejecución de los planes de gestión y de calidad para el proyecto (Tecnalia, con el apoyo de los demás socios) Convocar las reuniones de gestión de proyectos, proporcionando una agenda Comunicación con los socios y con la Comisión Europea La consolidación de los informes técnicos emitidos por los líderes de los WP regularmente que se presentarán a la Comisión Europea según lo previsto Colección y control de los documentos financieros y transmisión de los mismos a la Comisión La recepción de todos los pagos realizados por la Comisión para el consorcio y su administración y distribución de acuerdo con el plan de trabajo, el contrato de concesión y las decisiones hechas por el consorcio Seguimiento del progreso del proyecto, incluyendo hitos, entregables, riesgos y los riesgos técnicos
  11. 11. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga WP 1: Los socios comenzamos la investigación con la identificación de las necesidades de trabajo. Actualización periódica. Definición de los criterios de sostenibilidad. Viabilidad económica de la investigación (PYME) y cadena de valor añadido para el nuevo producto. WP 2: Selección de materias primas. Ya está lista la caracterización de todos los subproductos. Elección de los más adecuados en base a diferentes criterios (disponibilidad, nutrientes,…). Protocolos de secado, desintegración física, hidrólisis química y encimática. Primeros hidrolizados analizados y enviados al os socios. WP 3: Los socios han establecido los métodos para seleccionar cepas productoras de PHBs (aguas y suelos), producción de cepas recombinantes (E. coli). Buenos rendimientos en las fermentaciones en medios sintéticos. Pruebas en caldos de subproductos (mejores combinaciones de cepas / sustratos) WP 6: Selección y caracterización de levaduras para la producción de ácido succínico. METODOLOGÍA y RESULTADOS del proyecto TRANSBIO
  12. 12. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga
  13. 13. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga WP 1: Los socios comenzamos la investigación con la identificación de las necesidades de trabajo. Actualización periódica. Definición de los criterios de sostenibilidad. Viabilidad económica de la investigación (PYME) y cadena de valor añadido para el nuevo producto. WP 2: Selección de materias primas. Ya está lista la caracterización de todos los subproductos. Elección de los más adecuados en base a diferentes criterios (disponibilidad, nutrientes,…). Protocolos de secado, desintegración física, hidrólisis química y encimática. Primeros hidrolizados analizados y enviados a los socios. WP 3: Los socios han establecido los métodos para seleccionar cepas productoras de PHBs (aguas y suelos), producción de cepas recombinantes (E. coli). Buenos rendimientos en las fermentaciones en medios sintéticos. Pruebas en caldos de subproductos (mejores combinaciones de cepas / sustratos) WP 6: Selección y caracterización de levaduras para la producción de ácido succínico. METODOLOGÍA y RESULTADOS del proyecto TRANSBIO
  14. 14. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga
  15. 15. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Lechuga Maíz dulce GuisanteAcelga Cardo Brocoli Espárrago
  16. 16. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga Maíz dulce judía verde patata acelga endivia lechuga brocoli acelga cardo banana piña café pressed palm tree coconut pineapple clarified and pressed pulp Caracterización de los subproductos de frutas y vegetales Parameter/units GREEN BEAN by-products FRESH WEIGHT DRY WEIGHT Water g/100g 92.17 - Dried matter g/100g 7.83 100 Ashes g/100g 0.50 6.34 Metals and minerals P2O5 g/100g 0.069 0.886 K2O g/100g 0.111 1.424 CaO g/100g 0.061 0.782 MgO g/100g 0.019 0.247 Cd mg/kg (ppm) <0.03 < 0.4 Cr mg/kg (ppm) <0.78 < 10 Cu mg/kg (ppm) <1.61 < 20.6 Pb mg/kg (ppm) <0.50 < 6.2 Ni mg/kg (ppm) <0.20 < 2.5 Zn mg/kg (ppm) <4.15 < 53 Hg mg/kg (ppm) <0.01 < 0.18 As mg/kg (ppm) <0.11 < 1.38 Crude protein g/100g 2.31 29.49 Fat content g/100g 0.45 5.80 Organic acids Acetic acid mg/kg (ppm) 15.67 200.15 Propionic acid mg/kg (ppm) <1.96 < 25 Isobutyric acid mg/kg (ppm) <0.78 < 10 Butyric acid mg/kg (ppm) <0.78 < 10 Isovaleric acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5 Valeric acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5 Isocaproic acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5 Caproic acid mg/kg (ppm) <0.40 < 5 Sum VFA mg/kg (ppm) 16.14 206.16 Total carbohydrate g/100g 4.57 58.38 Soluble sugars Fructose g/100g 0.38 4.84 Glucose g/100g 0.41 5.23 Sucrose g/100g 0.09 1.11 Maltose g/100g 0.57 7.29 Lactose g/100g <0.04 <0.50 Starch g/100g 1.89 24.16 Water Soluble Pectines g/100g 0.14 1.76 Total Pectines g/100g 0.21 2.68 Crude Fibre g/100g 0.95 12.07 Dietary Fibre g/100g 3.20 40.90 Structural Carbohydrates Lignin g/100g 1.38 17.63 Cellulose g/100g 2.60 33.15 Hemicellulose g/100g 2.39 30.52
  17. 17. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga Hidrólisis química y enzimática Fermentación microbiana: Producción de PHBs
  18. 18. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga Biotechnikum en Biotrend Biorreactor 60 L en CNTA
  19. 19. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga WP 7: Combinación levadura/sustrato para producción ácido succínico. Optimizada producción volumétrica. Fermentación en biorreactores. WP 9: Selección de hongos para SSF (solid state fermentation) WP 14: análisis del impacto ambiental y económico. En los primeros 18 meses los socios definen objetivos y alcance. WP 15: Durante los primeros 18 meses, los socios realizaron varias actividades de difusión. Primero, los socios diseñaron el logotipo del proyecto TRANSBIO así como plantillas de power point. En segundo lugar, los socios desarrollaron un folleto de TRANSBIO y establecieron una plataforma web. También se preparó un primer, segundo y tercer boletín (D15.3). Se publicaron varios comunicados de prensa adicionales. Versión preliminar del plan de aprovechamiento y se estableció la difusión del conocimiento METODOLOGÍA y RESULTADOS del proyecto TRANSBIO
  20. 20. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga www.transbio.eu Folleto del proyecto (versión electrónica y más de 1000 copias distribuídas) Identificación de los grupos de interés a los que debe ir dirigida la información del proyecto (proveedores de subproductos, empresas desarrolladoras de tecnología, industrias, autoridades, etc). Objetivos y herramientas de diseminación. Plan de difusión del conocimiento. Plataforma en la web, comunicación en congresos, comunicaciones en prensa
  21. 21. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga TRANSBIO article in Bioplastics Magazine (03/13) Vol. 8
  22. 22. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga Type of activities (please chose) Main Leader Title Date Place Type of audience (please chose) Size of audience Countries addressed Press releases CNTA CNTA explota su conocimiento biotecnológico para sacar partido a los residuos agrícolas 01/09/2012 ALIMENTARIA (no. 436) Scientific community SPAIN Press releases CNTA Sacando partido a los residuos agrícolas 01/10/2012 NOVEDADES Y NOTICIAS (no.170) Industry SPAIN Press releases CNTA CNTA explota su conocimiento biotecnológico para sacar partido a los residuos agrícolas 01/10/2012 Revista Alimentaria News Scientific community SPAIN Press releases CNTA Investigación biotecnológica para sacar partido a los residuos agrícolas 03/10/2012 chil.org Industry SPAIN Press releases CNTA Investigan como convertir residuos agrícolas en materia prima para uso industrial 03/10/2012 clubdarwin.net Industry SPAIN Press releases CNTA Investigación biotecnológica para sacar partido a los residuos agrícolas 03/10/2012 navarrainnova.com Civil Society SPAIN Press releases CNTA CNTA participa en tres proyectos para lograr bioplásticos y aditivos naturales a partir de residuos 03/10/2012 tecnifood.com Industry 50.000 visits per month SPAIN Press releases CNTA Investigación biotecnológica para sacar partido a los residuos agrícolas 22/10/2012 AGRICULTURA (no.640) Industry 6.000 subscribers SPAIN Press releases CNTA Investigación biotécnica del CNTA para sacar partido a los residuos agrícolas 04/10/2012 DIARIO DE NAVARRA Civil Society 190.000 readers daily SPAIN Press releases CNTA Investigación biotecnológica para sacar partido a los residuos agrícolas 04/10/2012 nuevagestion.com Civil Society 7.728 copies per issue SPAIN Press releases CNTA SOBRE EL EQUIPO DE INVESTIGACIÓN DEL CNTA DE SAN ADRIÁN 06/10/2012 DIARIO DE NAVARRA Civil Society 190.000 readers daily SPAIN Press releases CNTA Nuevos usos para los subproductos 17/10/2012 DIARIO DE NOTICIAS Civil Society 84.000 readers daily SPAIN Press releases CNTA Otros usos para los residuos agrícolas 17/10/2012 DIARIO DE NOTICIAS Civil Society 84.000 readers daily SPAIN Press releases CNTA Investigación biotecnológica para sacar partido a los residuos agrícolas 22/10/2012 innovaticias.com Civil Society SPAIN Press releases CNTA CNTA investiga en la obtención de bioplásticos 01/11/2012 TECNIFOOD (no. 84) Industry 48.000 copies per issue SPAIN
  23. 23. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Maíz dulce Guisante Patata Lechuga Type of activitie Main Leader Title Date Place Type of audience Size of audience Countries addressed Press Releases CNTA CNTA APLICA SU CONOCIMIENTO EN PROCESOS FERMENTATIVOS PARA CONSEGUIR BIOPLÁSTICOS Y ENZIMAS DE USO INDUSTRIAL 31/01/2013 chil.org Industry Spain Press Releases CNTA CNTA aplica su conocimiento en procesos fermentativos para conseguir Bioplásticos y Enzimas de uso industrial 11/02/2013 Gondola Digital Industry 50.000 visits per month Spain Press Releases CNTA CNTA aplica su conocimiento en procesos fermentativos para conseguir bioplásticos y enzimas de uso industrial 15/02/2013 nuevagesti on.com Civil Society 7.728 copies per issue Spain Press Releases CNTA Puesta al día del proyecto TRANSBIO 31/01/2013 LIFESCIENC ELAB (no. 25) Industry 6.000 copies per issue Spain Press Releases CNTA Residuos biológicos como materias primas 20/02/2013 Diario de Noticias Civil Society 84.000 readers daily Spain Press Releases CNTA El proyecto TRANSBIO busca aprovechar subproductos del procesado de frutas y vegetales 01/03/2013 ALIMENTAR IA (no.441) Scientific community Spain Press Releases CNTA Puesta al día del proyecto Transbio 27/03/2013 asozumos.o rg (newsletter nº3) Industry Spain
  24. 24. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria http://www.carbio.net/2.html CARbohydrate derived BIOpolymers – an innovative conversion strategy for vegetable by-products.
  25. 25. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria Optimización de la producción (vía fermentativa) de ácido láctico para su posterior polimerización a ácido poliláctico (PLA) a partir de subproductos vegetales agroalimentarios PRETRATAMIENTO Hidrólisis química Hidrólisis enzimática Sustrato de fermentación (alto contenido en azúcares reductores) Ácido láctico FERMENTACIÓN POLIMERIZACIÓN PLA cuantificación Purificación Objetivo y Metodología del proyecto CARBIO: S U B P R O D U C T O S
  26. 26. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria FERMENTACIÓN • L-PLA Alto grado de cristalinidad (37 %) Alta resistencia a la tenssión Baja elongación Alto grado de ELASTICIDAD • D,L-PLA Estructura amorfa Aplicaciones que tienen que soportar altas cargas Fijaciones ortopédicas y suturas Envasado y/o tejidos Ácido láctico 1. Caracterización de los isómeros de ácido láctico producidos por 18 cepas lácticas 2. Optimización del proceso de fermentación para maximizar la producción del isómero L+ 3. Selección de una cepa hiperproductora de ácido láctico
  27. 27. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria RESULTADOS del proyecto CARBIO: - Con excepción de Lactobacillus plantarum, todas las cepas lácticas testadas produjeron el isómero L como forma mayoritaria de ácido láctico. - La cepa salvaje de Lactobacillus casei aislada por CNTA de una granja de ovejas se ha seleccionado tanto por su velocidad de crecimiento como por su producción de ácido láctico. La forma mayoritaria de los isómeros ópticos de ácido láctico fue la L. - El mantenimiento de un pH constante durante la fermentación evita la inhibición del metabolismo microbiano y maximiza la producción de ácido láctico hasta valores 4 veces superiores a los que se alcanzan cuando el pH no se controla. - El consorcio del proyecto CARBIO ha continuado las investigaciones aplicando los resultados obtenidos a los subproductos vegetales. Se han alcanzado con subproducto de maíz dulce, buenas concentraciones de ácido láctico.
  28. 28. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria DIFUSIÓN del proyecto CARBIO:
  29. 29. Transformación Biotecnológica de Subproductos en la Industria Alimentaria CONCLUSIONES: ¿Por qué participar? Posibilidad de darse a conocer a nuevos mercados Aumento de la red de contactos y alianzas dentro de la empresa Difusión del trabajo a nivel internacional Posibilidad de establecer nuevas e interesantes relaciones comerciales Prestigio asociado a este tipo de proyectos Obtención de buenos resultados al final del proyecto y posibilidad de utilizarlos (generación de conocimiento, publicaciones científicas, patentes, nuevas líneas de investigación, nuevos productos,…)
  30. 30. HEAD OFFICE Carretera NA-134, Km. 153 31570 SAN ADRIAN, Navarra. España Tel. +34 948 670 159 cnta@cnta.es @CNTA_CIT PERÚ OFFICE Avda. Almirante Manuel Villavicencio, 1191.Lince. 15073 Lima Tel. + 51 940 293 816
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