Biodesulfurization process evaluation with a Gordona rubropertinctus strain
Resumen
Los óxidos de azufre producto de la combustión directa de los combustibles fósiles son la principal fuente de lluvia ácida por lo cual la mayoría de países a nivel mundial regulan su liberación al medio ambiente. Como consecuencia, en los últimos años se han desarrollado diversos procesos para la remoción de azufre a partir del crudo y sus derivados. La biodesulfurización, por su alta especificidad se presenta como una alternativa prometedora en la transformación y valorización de productos refinados, como tecnología complementaria a las prácticas de refinación tradicionales. Este trabajo resume los esfuerzos realizados en Ecopetrol - Instituto Colombiano del Petróleo (ICP) en el desarrollo de un proceso de Biodesulfurización con una cepa nativa de Gordona rubropertinctus ICP172. Se presentan los avances técnicos obtenidos en el aislamiento y caracterización de los microorganismos desulfurizadores, el potencial de desarrollo de nuevos biocatalizadores por técnicas de evolución dirigida así como la experiencia obtenida en la producción del biocatalizador en fermentaciones a gran escala. Así mismo se presentan los resultados obtenidos en reacciones de desulfurización en reactores convencionales y en un nuevo prototipo de reactor de membrana. Finalmente se discuten los retos tecnológicos que un proceso de Biodesulfurización tendrá que enfrentar para lograr su aplicación a escala industrial.
Referencias bibliográficas
Acero, J. R. and Mogollón, L., 2002. "Desarrollo de biocatalizadores hidrofóbicos y termotolerantes mediante técnicas de evolución dirigida". Revista Colombiana de Biotecnología, Vol IV (1): 14-20.
Acero, J., 2002. "Development of DBT-monooxygenase mutants by directed evolution for organic sulfur removal". Proceedings 9th Int Petroleum Environmental Conference, October, Albuquerque, NM, USA.
Arnold, F. H., Wintrode, P. C., Miyazaki, K. and Gershenson, A., 2001. "How enzymes adapt: lessons from directed evoluction". Trends in Bioch. Sci., 26: 100-106. https://doi.org/10.1016/S0968-0004(00)01755-2
Berdugo, C., Caballero, C. and Godoy, R. D., 2002. "Aqueous-organic phases separation by membrane reactors in biodesulfurization reactions". CTYF-Ciencia, Tecnología and Futuro, 2 (3): 97-112.
Berdugo, C., Mena, J., Acero, J. and Mogollón, L., 2001. "Increasing the production of desulfurizing biocatalysts by means of fed-batch culture". CTYF-Ciencia, Tecnología and Futuro, 2 (2): 7-15.
Boron, D., Deever, W., Atlas, R., McFarland, B., Meyer, J. and Johnson, A., 1999. "Biodesulfurization of gasoline: an assessment of technical and economic feasibility and outline of R and D roadmap toward commercialization". NPRA Annual Meeting, March, San Antonio, Texas, USA .
Cass, B. J., Schade, F., Robinson, C. W., Thompson, J. E. and Legge, R. L., 2000. "Production of tomatoe flavor volatiles from a crude enzyme preparation using a hollow-fiber reactor". Biotechnology and Bioengineering, 67 (3): 372-377. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0290(20000205)67:3<372::AID-BIT14>3.0.CO;2-N
Denome, S., Oldfield, C., Nash, L. and Young, K. C., 1994. "Characterization of the desulfurization genes from Rhodococcus sp. strain IGTS8". J. Bacteriol., 176: 6707-6716. https://doi.org/10.1128/jb.176.21.6707-6716.1994
Folsom, B. R., Schieche, D. R., Dgrazia, P. M., Werner, J. and Palmer, S. K., 1999. "Microbial desulfurization of alkylated dibenzothiophenes from a hydrodesulfurized middle distillate by rhodococcus erythropolis I- 19". Applied and Environmental Microbiology, 65 (11): 4967-4972. https://doi.org/10.1128/AEM.65.11.4967-4972.1999
Fredrick, C., 2002. "Sulfur reduction: what are the options?". Hydrocarbon Processing, February, 45-50.
Giorno, L. and Drioli, E., 2000. "Biocatalytic membrane reactors: applications and perspectives". Tibtech., 18: 339-349. https://doi.org/10.1016/S0167-7799(00)01472-4
Gray, K., Pogrebinsky, O., Mrachko, G., Xi, L., Monticello, D. and Squires, C., 1996. "Molecular mechanisms of biocatalytic desulfurization of fossil fuels". Nature Biotechnol., 14: 1705-1709. https://doi.org/10.1038/nbt1296-1705
Honda, H., Sugiyama, H., Saito, I. and Kobayashi, T., 1998. "High cell density culture of rhodococcus rhodochrous by pH-Stat feeding and dibenzothiophene degradation". Journal of Fermentation and Bioengineering, 85 (3): 334-338. https://doi.org/10.1016/S0922-338X(97)85685-1
Izumi, Y., Ohshiro, T., Ogino, H., Hine, Y. and Shimao, M., 1994. "Selective desulfurization of dibenzothiophene by Rhodococcus erythropolis D- 1". Appl. Environ. Microbiol., 60: 223-226. https://doi.org/10.1128/aem.60.1.223-226.1994
Janusz, P., 1997. "Solid phase microextraction: theory and practice". Wiley - VCH, Inc., New York, USA .
Kaufman, E., Harkins, J., Rodríguez, M., Tsouris, C. , Severaj and Murphy, S., 1997. "Develoment of an electro-spray biorreactor for crude oil processing". Fuel processing Technology, 52: 127- 144. https://doi.org/10.1016/S0378-3820(97)00022-2
Kilbane, J. J. and Bielaga, B. A., 1990. "Towards sulfur-free fuels". Chem.Tech. Dec., 747-751.
Kirimura, K., Furuya, T., Sato, R., Ishii, Y. Kino, K. and Usami, S., 2002. "Biodesulfurization of naphthothiophene and benzothiophene through selective cleavage of carbon-sulfur bonds by rhodococcus sp. strain WU-K2R". Appl. Environ. Microbiol., 68 (8): 3867-3872. https://doi.org/10.1128/AEM.68.8.3867-3872.2002
Konishi, J., Onaka, T., Ishii, Y. and Suzuki, M., 2000. "Demonstration of the carbon-sulfur bond targeted desulfurization of benzothiophene by thermophilic paenibacillus sp. Strain A11-2 capable of desulfurizing dibenzothiophene". FEMS Microbiology, 187: 151-154. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2000.tb09152.x
Levy, R., Rappas, A., Decanio, S. and Nero,V., 2001. "UniPures ASR-2 desulfurization process provides cost-effective solution for ultra low sulfur refined products". NPRA Annual Meeting, March.
Madero, A., Mogollón, L., Mora, A. and Osorio, L., 1998. "Selección de microorganismos mesófilos biodesulfurizadores". CTYF-Ciencia, Tecnología and Futuro, 1 (4): 93-100.
Monticello, D. J., 2000. "Biodesulfurization and the upgrading of petroleum distillates". Current Opinion in Biotechnology, 11: 540-546. https://doi.org/10.1016/S0958-1669(00)00154-3
Monticello, D. J., 1998. "Riding the fossil fuel biodesulfirization wave". Chemtech., 28 (7): 38-45.
Ohshiro, T. and Izumi, Y., 1999. "Microbial desulfurization of organic sulfur compounds in petroleum". Biosc. Biotechnol. Biochem., 63 (1): 1-9. https://doi.org/10.1271/bbb.63.1
Piddington, C., Kovacevich, B. and Rambosek, J., 1995. "Sequence and molecular characterization of a DNA region encoding the dibenzothiophene desulfurization operon of rhodococcus sp, strain IGTS8". Appl. Environ. Microbiol., 61: 468-475. https://doi.org/10.1128/aem.61.2.468-475.1995
Puerta, M. A. and Staschenko, H., 2000. "Informe- análisis de los metabolitos producidos durante el proceso de biodesulfurización de la cepa ICP172". Laboratorio de Cromatografía, Universidad Industrial de Santander. Bucaramanaga, Colombia.
Setti, L., Farinelli, P. and Di Martino, S., 1999. "Development in destructive and nondestructive pathways for selective desulfurizations in oil-biorefinig processes". Appl. Microbiol. Biotechnol., 52: 111-117. https://doi.org/10.1007/s002530051496
Vazquez-Duhalt, R., Torres, E., Valderrama, B. and Le Borgne, S., 2002. "Will biochemical catalysis impact the petroleum refining industry?". Energy and Fuels, 16: 1239-1250. https://doi.org/10.1021/ef020038s
Wang, P. and Krawiec, S., 1996. "Kinetic analyses of desulfurization of dibenzothiophene by rhodococcus erythropolis in batch and fed-batch cultures". Applied and Environmental Microbiology, 62 (5): 1670-1675. https://doi.org/10.1128/aem.62.5.1670-1675.1996
Wang, P., Humphrey, A. E. and Krawiec, S., 1996. "Kinetic analyses of desulfurization of dibenzothiophene by rhodococcus erythropolis in continuous cultures". Applied and Environmental Microbiology, 62 (8): 3066-3068. https://doi.org/10.1128/aem.62.8.3066-3068.1996
Yoshitaka, I., Konishi, J., Okada, H., Hirasawa, K., Onaka, T. and Suzuki, M., 2000. "Operon structure and functional analysis of the genes encoding thermophilic desulfurizing enzymes of paenibacillus sp. A11- 2". Biochemical and Biophysical Research Communications, 270: 81-88. https://doi.org/10.1006/bbrc.2000.2370
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