Published February 24, 2022 | Version v1
Publication Open

Sustainable refining of vegetable oil made easy with a designer phospholipase C enzyme

  • 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 2. École Polytechnique Fédérale de Lausanne
  • 3. Industrial Technology Institute
  • 4. Centro Científico Tecnológico - Tucumán

Description

Abstract Enzymes are extraordinary catalysts and a preferred tool for green chemistry, but they have not evolved to tolerate the harsh conditions required in large scale chemical processes, making in most cases the replacement of inorganic catalysts extremely expensive. However, continuous knowledge generated by protein engineers help to realize the promise of using biocatalysts to address critical environmental and industrial challenges.The increasing demand for food and biofuels pressures the vegetable oil industry to continuously improve the manufacturing efficiency and at the same time to mitigate the environmental pollution caused by the refineries. Enzymatic degumming is a key enabling technology to obtain cleaner and more efficient methods, but advanced enzymes are needed for a widespread adoption. Here we present an enzymatic degumming process based on chPLC, a synthetic phospholipase C with remarkable thermal stability and catalytic properties. The process developed does not require modifications in current soybean oil factories, avoiding upfront investments, and is four times faster than the enzymatic processes available in the market. A techno-economic analysis predicts a ~60 % cost reduction for a base-case scenario, establishing the largely expected conditions to promote the global adoption of enzymatic oil degumming by refineries of all sizes.To the best of our knowledge, this is the first report showing the application of a synthetic enzyme designed to address an industrial need with impact in both, the global economy and the environment, in the billion-dollar range.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الإنزيمات المجردة هي محفزات غير عادية وأداة مفضلة للكيمياء الخضراء، لكنها لم تتطور لتحمل الظروف القاسية المطلوبة في العمليات الكيميائية واسعة النطاق، مما يجعل استبدال المحفزات غير العضوية مكلفًا للغاية في معظم الحالات. ومع ذلك، فإن المعرفة المستمرة التي يولدها مهندسو البروتين تساعد على تحقيق الوعد باستخدام المحفزات الحيوية لمواجهة التحديات البيئية والصناعية الحرجة. إن الطلب المتزايد على الغذاء والوقود الحيوي يضغط على صناعة الزيوت النباتية لتحسين كفاءة التصنيع بشكل مستمر وفي الوقت نفسه للتخفيف من التلوث البيئي الناجم عن المصافي. تعد إزالة الصمغ الإنزيمي تقنية تمكين رئيسية للحصول على طرق أنظف وأكثر كفاءة، ولكن هناك حاجة إلى إنزيمات متقدمة لاعتمادها على نطاق واسع. هنا نقدم عملية إزالة الصمغ الأنزيمية على أساس chPLC، وهو فوسفوليباز اصطناعي C مع استقرار حراري ملحوظ وخصائص حفازة. لا تتطلب العملية التي تم تطويرها تعديلات في مصانع زيت فول الصويا الحالية، وتجنب الاستثمارات الأولية، وهي أسرع بأربع مرات من العمليات الأنزيمية المتاحة في السوق. يتنبأ التحليل الفني والاقتصادي بتخفيض التكلفة بنسبة 60 ٪ تقريبًا لسيناريو الحالة الأساسية، مما يحدد الظروف المتوقعة إلى حد كبير لتعزيز الاعتماد العالمي على إزالة الصمغ من الزيت الإنزيمي من قبل المصافي من جميع الأحجام. على حد علمنا، هذا هو التقرير الأول الذي يوضح تطبيق إنزيم اصطناعي مصمم لتلبية حاجة صناعية لها تأثير في كل من الاقتصاد العالمي والبيئة، في نطاق المليار دولار.

Translated Description (French)

Les enzymes abstraites sont des catalyseurs extraordinaires et un outil privilégié pour la chimie verte, mais elles n'ont pas évolué pour tolérer les conditions difficiles requises dans les processus chimiques à grande échelle, ce qui rend dans la plupart des cas le remplacement des catalyseurs inorganiques extrêmement coûteux. Cependant, les connaissances continues générées par les ingénieurs en protéines aident à réaliser la promesse d'utiliser des biocatalyseurs pour relever les défis environnementaux et industriels critiques. La demande croissante d'aliments et de biocarburants pousse l'industrie des huiles végétales à améliorer continuellement l'efficacité de la fabrication et en même temps à atténuer la pollution environnementale causée par les raffineries. Le dégommage enzymatique est une technologie clé permettant d'obtenir des méthodes plus propres et plus efficaces, mais des enzymes avancées sont nécessaires pour une adoption généralisée. Nous présentons ici un processus de dégommage enzymatique basé sur la chPLC, une phospholipase C synthétique avec une stabilité thermique et des propriétés catalytiques remarquables. Le processus développé ne nécessite pas de modifications dans les usines d'huile de soja actuelles, évitant les investissements initiaux, et est quatre fois plus rapide que les processus enzymatiques disponibles sur le marché. Une analyse technico-économique prévoit une réduction des coûts d'environ60 % pour un scénario de base, établissant les conditions largement attendues pour promouvoir l'adoption mondiale du dégommage enzymatique du pétrole par les raffineries de toutes tailles. À notre connaissance, il s'agit du premier rapport montrant l'application d'une enzyme synthétique conçue pour répondre à un besoin industriel ayant un impact à la fois sur l'économie mondiale et sur l'environnement, d'un milliard de dollars.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las enzimas son catalizadores extraordinarios y una herramienta preferida para la química verde, pero no han evolucionado para tolerar las duras condiciones requeridas en los procesos químicos a gran escala, lo que hace que en la mayoría de los casos la sustitución de catalizadores inorgánicos sea extremadamente costosa. Sin embargo, el conocimiento continuo generado por los ingenieros de proteínas ayuda a cumplir la promesa de utilizar biocatalizadores para abordar los desafíos ambientales e industriales críticos. La creciente demanda de alimentos y biocombustibles presiona a la industria del aceite vegetal para mejorar continuamente la eficiencia de fabricación y, al mismo tiempo, mitigar la contaminación ambiental causada por las refinerías. El desgomado enzimático es una tecnología clave que permite obtener métodos más limpios y eficientes, pero se necesitan enzimas avanzadas para una adopción generalizada. Aquí presentamos un proceso de desgomado enzimático basado en chPLC, una fosfolipasa C sintética con notable estabilidad térmica y propiedades catalíticas. El proceso desarrollado no requiere modificaciones en las actuales fábricas de aceite de soja, evitando inversiones iniciales, y es cuatro veces más rápido que los procesos enzimáticos disponibles en el mercado. Un análisis tecnoeconómico predice una reducción de costos de ~60 % para un escenario de caso base, estableciendo las condiciones esperadas en gran medida para promover la adopción global del desgomado enzimático de petróleo por parte de refinerías de todos los tamaños. Hasta donde sabemos, este es el primer informe que muestra la aplicación de una enzima sintética diseñada para abordar una necesidad industrial con impacto tanto en la economía global como en el medio ambiente, en el rango de los mil millones de dólares.

Files

latest.pdf.pdf

Files (748.1 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c4f3903e67580d2e522bfb209dce5ac3
748.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أصبح التكرير المستدام للزيت النباتي سهلاً باستخدام إنزيم فوسفوليباز سي المصمم
Translated title (French)
Raffinage durable de l'huile végétale facilité par une enzyme de conception phospholipase C
Translated title (Spanish)
Refinación sostenible del aceite vegetal facilitada con una enzima fosfolipasa C de diseño

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4213416106
DOI
10.21203/rs.3.rs-1387657/v2

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1868359274
  • https://openalex.org/W1981740353
  • https://openalex.org/W1984684698
  • https://openalex.org/W2007505530
  • https://openalex.org/W2011185299
  • https://openalex.org/W2077564233
  • https://openalex.org/W2088708618
  • https://openalex.org/W2123649182
  • https://openalex.org/W2125135723
  • https://openalex.org/W2130109767
  • https://openalex.org/W2140641873
  • https://openalex.org/W2159034455
  • https://openalex.org/W2186979762
  • https://openalex.org/W2507918062
  • https://openalex.org/W2579261433
  • https://openalex.org/W2590605820
  • https://openalex.org/W274631538
  • https://openalex.org/W2765825213
  • https://openalex.org/W2779314921
  • https://openalex.org/W2808621454
  • https://openalex.org/W2889872645
  • https://openalex.org/W2894913836
  • https://openalex.org/W3043461432
  • https://openalex.org/W3085918507
  • https://openalex.org/W3088109935
  • https://openalex.org/W3098406972
  • https://openalex.org/W3164145451
  • https://openalex.org/W3167131540
  • https://openalex.org/W3170241704
  • https://openalex.org/W3212456483
  • https://openalex.org/W4240049779
  • https://openalex.org/W4243907477