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Uso da biotecnologia na síntese e transformação de matérias primas de fontes renováveis © 2017 Cargill, Incorporated. All rights reserved. CONFIDENTIAL. This document contains Cargill Confidential information. Disclosure, use or reproduction outside Cargill or inside Cargill, to or by those who do not have a need to know is prohibited. © 2017 Cargill, Incorporated. All rights reserved.
Uso da biotecnologia na
síntese e transformação de
matérias primas de fontes
renováveis
www.cargill.com
Dra. Priscila Milani
Especialista sênior de Pesquisa e Desenvolvimento
Uso da biotecnologia na síntese e transformação de matérias primas de fontes renováveis © 2017 Cargill, Incorporated. All rights reserved. CONFIDENTIAL. This document contains Cargill Confidential information. Disclosure, use or reproduction outside Cargill or inside Cargill, to or by those who do not have a need to know is prohibited. © 2017 Cargill, Incorporated. All rights reserved.
Cargill no mundo
www.cargill.com
160.000
funcionários
U$120 bi
Faturamento
2015
A Cargill é uma fornecedora internacional de produtos e serviços alimentícios,
agrícolas e gestão de risco.
Fundada
em 1865
70 países 70 países
Começou em um pequeno elevador
de grãos em Conover, Iowa
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R$32 bilhões Receita líquida em 2015
+8.000 Funcionários * sem as joint ventures CEVASA, SJC, TEG e TEAG. .
53 anos
Maior Empresa do Agronegócio, entre as 400 empresas Maior Empresa Americana no Brasil Maior empresa da região Sudeste 3ª Maior Exportadora do Brasil 9ª maior empresa do país, no ranking das 1000 Maiores
+130 municípios 21 fábricas +100 armazéns e transbordos 1 Innovation Center 5 terminais portuários .
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Cargill no Brasil
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Conectado a 15 Centros de Aplicação
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Cargill está organizada em cerca de 70 negócios em quatro grandes segmentos
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Agricultura
Nós compramos, processamos e distribuimos grãos e outras commodities para
fabricantes de alimentos e produtos de nutrição animal. Também fornecemos produtos e
serviços para produtores agrícolas e pecuaristas.
Alimento Fornecemos à fabricantes de alimentos e bebidas, empresas de foodservice e varejistas
ingredientes de alta qualidade além de carnes e aves.
Financeiro
Nós fornecemos soluções financeiras e de gerenciamento de riscos aos nossos clientes
do setor agrícola, alimentos, financeiro e de energia, ao redor do mundo.
Industrial
Servimos aos usuários industriais de energia, sal, amido e produtos siderúrgicos. Nós
também desenvolvemos e comercializamos produtos sustentáveis feitos a partir de
matérias-primas agrícolas.
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Cargill
BioIndustrial
(Especialidade
s Industriais)
Brasil
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Cargill BI Mairinque
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R&D Laboratory (MRK)
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Cargill BI PGO
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Laboratório de aplicação de panificação para teste de desempenho de emulsificantes
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Ponta Grossa
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Categorias que trabalhamos Agroquímicos Tintas e Revestimentos
Indústria de Renováveis Fluidos Dielétricos
Petróleo
Bens de Consumo
Construção Espumas
Lubrificantes
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Portfólio Varejo e Food Service
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Biorrefinaria
Materia Prima
Refino
Craqueamento
Oxidação
Produtos industriais
Hidrocarboneto Processo sintetico típico
petroleo, gás
nafta, gás
etileno, propileno,
butadieno
acrílico, acético,
maleico, propiônico,
óxidos, butanol
Ambientalmente amigável
Menor capital Plantas menores Menor gasto de
energia
Novos Produtos Novas
funcionalidades
Renovável
Carboidrato Bioprocesso típico
Milho / biomassa
amido/ celulose
Glucose/
Outros açucares
citrico, itaconico,
lactico (PLA),
Isosorbida, 3HP
Oleos Vegetais Processo Típico
soja
óleo
Ácidos graxos
polióis,
intermediários de
polímeros
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Biocatálise na Cargill
Enzimas isoladas
Celulas inteiras
Bacteria, fungos, alga
Food
ácido lático
ácido citrico
Xantana
Glucosamina
Eritritol Feed:
Fitase
Fibra prtrt DDGS Industrial:
Etanol
ácido lático
ácido itacônico
Celulósicos
Vantagens:
- especificidade
- baixo custo
- sustentabilidade
Matérias Primas Biocatalisadores Produtos
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Fermentação com pH baixo: uma alternativa
de menor custo para a rota tradicional
Baixo custo para processo de baixo pH não é uma opção
viável com organismos naturais
.
Fermentação
Ácido lático
Ca(OH)2 (cal)
Acidulação
Lactato de cálcio
H2SO4
Fermentação
Ácido lático
Ca(OH)2 (cal)
Acidulação
Calcium Lactate
H2SO4
Produto
Ácido lático
CaSO4 (gesso)
Processo tradicional de ácido láctico deve ser executado perto de pH
neutro
Processo de ácido láctico com baixo pH reduz insumos químicos e fluxos
de resíduos
Redução Significativa de Insumos Químicos
Produto
Ácido lático
CaSO4 (gesso)
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A Cargill testou ~ 1200 cepas de levedura
pertencentes a centenas de espécies
CB1 surgiu como um vencedora e
foi escolhida como
biocatalisador
Algumas das principais
características do CB1:
Tolerante a ácidos orgânicos em pH
baixo
Robustez Taxas glicolíticas
rápidas
Alta tolerância a impurezas
em hidrolisados
Alta tolerância ao etanol
Alta tolerância a ácido livre
Cresce e fermenta bem em um meio simples de sais e açúcar
Tolerância a altas
temperaturas
A levedura não convencional (propriedade Cargill) inicialmente desenvolvida para o
ácido lático tem propriedades únicas adequadas à produção de etanol em larga
escala
Essas características são a base dos custos reduzidos - tanto de capital quanto
de economia operacional
Fermentação com pH baixo: uma alternativa
de menor custo para a rota tradicional
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Descoberta de genes e clonagem
Expressão genetica Genômica / bioinformática
Purificação e caracterização de enzimas
Engenharia Metabólica
Rastreio de alto rendimento
Mutagênese
Parceria com provedores de tecnologia
Fisiologia Microbiana
Desenvolvimento de Processo de Fermentação
Biocatálise e biotransformações
Transição para piloto e comercialização
Análise e modelagem de dados
Extração e purificação de produtos
Propriedades e especificações do produto
Desenvolvimento de novos materiais sustentáveis
Química Analítica
Atividades e recursos de pesquisa em
biotecnologia na Cargill
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Síntese de building blocks
Material de partida: Glucose
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Amido
Hidrólise enzimática
Glucose
Fermentação Acido
succínico
Hidrogenação
Butanodiol
Succinato de
Polibutileno (PBS) Poliester biodegradável para
aplicação em filmes
Succinato de
Poliisosorbida
(PIS) Poliester biodegradável
para aplicação tintas
Hidrogenação Sorbitol
desidratação
Isosorbida
Síntese de building blocks
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HOOH
O
O
O
HO OH
O O
HO O
O
HOOH
O
O
NH2
HOOH
O
OOH
OH
OH
OH
HO OH
O O
HN2
HOOH
O
CH2 O
HOCH3
O
O
OO
HO
HO OH
OH
HOOH
OH
OH OH
OH
HO OH
OH
OH
OH
Acido succínico Acido 2,5-furandicarboxílico Acido 3-hidroxipropionico
Ácido aspártico Ácido glucárico Acido glutâmico
Acido itaconico Ácido levulínico 3-hidroxibutirolactona
glicerol sorbitol xilitol
Promessa de renováveis
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Matérias primas
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Soja Linhaça
Mamona Pequi
Girassol Amendoim
Canola Babaçu
Palmiste Jojoba
Oliva Buriti
Algodão Sementes de
gergelim
Milho Dendê
ÓLEOS VEGETAIS
• Triglicerídeos (90~97%);
• Mono e diglicerídeos (0,2~0,5%);
• Ácidos graxos livres (0,5~5,0%);
• Fosfolipídios (0,1~3,0%);
• Ceras;
• Esteróis / esterol ésteres;
• Tocoferóis;
• Pigmentos;
• Produtos de oxidação (peróxidos, cetonas);
• Vitaminas;
• Metais;
• Contaminantes (pesticidas, PAH, PCB´s, 3-MCPD, Glicidol).
COMPOSIÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS (ANTES DO
REFINO)
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Composição de óleos e gorduras
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CARACTERÍSTICAS
DE ÁCIDOS GRAXOS
glicerol Ac. graxo
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Refino de óleos vegetais
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Pesquisa e Inovação
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FINEP (Lei da Inovação – Lei 10.973/2004) (Art. 2º, inciso IV)
“Introdução de novidade ou aperfeiçoamento no ambiente produtivo ou social que resulte em novos produtos, processos
ou serviços.”
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Fluxo de Desenvolvimento de Produtos
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Projetos de Inovação SÍNTESE DE ÉSTERES EMOLIENTES, COM APLICAÇÃO EM PRODUTOS ECO-FRIENDLY,
ATRAVÉS DE ROTA BIOCATALISADA .
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Lipozyme 435
Parâmetros estudados:
- Temperatura
- Estequiometria
- Enzima
- Turnover
- Pressão
- Geometria do reator/sistema de agitação
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• Reação via catálise enzimática mais sustentável, possível reutilizar a enzima
em até 10 vezes, tempo e temperatura menor comparado a catálise
homogênea;
• Tipo de agitação influencia diretamente na atividade da enzima;
consequentemente na conversão reacional.
• Necessário adequação da fábrica para utilizar catálise enzimática;
• Sonda de IR se mostra efetiva.
Projetos de Inovação SÍNTESE DE ÉSTERES EMOLIENTES, COM APLICAÇÃO EM PRODUTOS ECO-FRIENDLY,
ATRAVÉS DE ROTA BIOCATALISADA .
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Non-food oil
Biosurfactants
Metalworking fluids
Processes of the
cosmetic industry
Cargill please add more
informations about thetesting
Chemical / Enzymatic
processes
ITA (investigation of the adsorption
mechanism on Al and Ti alloys, biolubricantfilm formation, staining and corrosion tests)
IPK (micro and macro-machining processtests on Al and Ti alloys and microbiological
resistancecontrol)
Cargill
Cargill
Fe
ed
back
Fe
ed
back
Biological
process
Cosmetics
Testing
Bio-base for
biolubricants
Testing
Biolubricants
formulationprocesses
Cargill
MKU-Chemie
Oelheld
WP 2
Green biocides
Cargill
IGBWP 2.1
WP 2.2
WP 2.3
WP 2.4
WP 1.2
WP 1
WP 1.1
WP 1.3
Cargill
Projetos de Inovação PROJETO EM COLABORAÇÃO COM INSTITUTO FRAUNHOFER DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO
E TECNOLOGIA DE DESIGN-IPK E INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA (ITA)
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Ácido Lático Ácido
Cítrico
• Agroquímico
• Fertilizante Foliar
• Óleos essenciais
Aplicação:
PROJETO DE ENCAPSULAMENTO
PROJETO EM PARCERIA COM UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
Projetos de Inovação
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Mensagem final
INOVAÇÃO E COLABORAÇÃO
• A biotecnologia terá um impacto fundamental no futuro do indústria química e na capacitação
da sociedade para responder aos desafios da mudança climática, escassez de recursos e
energia
• Aproveitar a estrutura existente nas universidades e laboratórios é uma estratégia para
atender à necessidade social de desenvolver produtos a um custo mais acessível.
• Maior interação entre os Centros de Pesquisas das Universidades e Indústrias.
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