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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

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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 .

3

Cargill no Brasil


Conectado a 15 Centros de Aplicação

4


Cargill está organizada em cerca de 70 negócios em quatro grandes segmentos

5

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


Cargill BI Mairinque

7

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R&D Laboratory (MRK)


Cargill BI PGO

9


Laboratório de aplicação de panificação para teste de desempenho de emulsificantes

10

Ponta Grossa


Categorias que trabalhamos Agroquímicos Tintas e Revestimentos

Indústria de Renováveis Fluidos Dielétricos

Petróleo

Bens de Consumo

Construção Espumas

Lubrificantes

11


Portfólio Varejo e Food Service

12


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


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


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)


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


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


Síntese de building blocks

Material de partida: Glucose


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


20

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


Matérias primas

21

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)


Composição de óleos e gorduras

22

CARACTERÍSTICAS

DE ÁCIDOS GRAXOS

glicerol Ac. graxo


Refino de óleos vegetais

23


Pesquisa e Inovação

26

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.”


Fluxo de Desenvolvimento de Produtos

27


Projetos de Inovação SÍNTESE DE ÉSTERES EMOLIENTES, COM APLICAÇÃO EM PRODUTOS ECO-FRIENDLY,

ATRAVÉS DE ROTA BIOCATALISADA .

28

Lipozyme 435

Parâmetros estudados:

- Temperatura

- Estequiometria

- Enzima

- Turnover

- Pressão

- Geometria do reator/sistema de agitação


• 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 .


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)


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


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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