Published March 17, 2020 | Version v1
Publication Open

Can Polyhydroxyalkanoates Be Produced Efficiently From Waste Plant and Animal Oils?

Creators

  • 1. Universiti Sains Malaysia
  • 2. Hanoi National University of Education

Description

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are a potential replacement for some petrochemical-based plastics. PHAs are polyesters synthesized and stored by various bacteria and archaea in their cytoplasm as water-insoluble inclusions. PHAs are usually produced when the microbes are cultured with nutrient-limiting concentrations of nitrogen, phosphorus, sulfur, or oxygen and excess carbon sources. Such fermentation conditions have been optimized by industry to reduce the cost of PHAs produced commercially. Industrially, these biodegradable polyesters are derived from microbial fermentation processes utilizing various carbon sources. One of the major constraints in scaling-up PHA production is the cost of the carbon source metabolized by the microorganisms. Hence, cheap and renewable carbon substrates are currently being investigated around the globe. Plant and animal oils have been demonstrated to be excellent carbon sources for high yield production of PHAs. Waste streams from oil mills or the used oils, which are even cheaper, are also used. This approach not only reduces the production cost for PHAs, but also makes a significant contribution toward the reduction of environmental pollution caused by the used oil. Advancements in the genetic and metabolic engineering of bacterial strains have enabled a more efficient utilization of various carbon sources, in achieving high PHA yields with specified monomer compositions. This review discusses recent developments in the biosynthesis and classification of various forms of PHAs produced using crude and waste oils from the oil palm and fish industries. The biodegradability of the PHAs produced from these oils will also be discussed.

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

Translated Description (Arabic)

تعد مركبات بولي هيدروكسي ألكانوات (PHAs) بديلاً محتملاً لبعض المواد البلاستيكية القائمة على البتروكيماويات. PHAs عبارة عن بوليستر يتم تصنيعه وتخزينه بواسطة العديد من البكتيريا والعتائق في السيتوبلازم الخاص بها كمشتملات غير قابلة للذوبان في الماء. عادة ما يتم إنتاج PHAs عندما يتم استزراع الميكروبات بتركيزات مقيدة للمغذيات من النيتروجين أو الفوسفور أو الكبريت أو الأكسجين ومصادر الكربون الزائدة. تم تحسين ظروف التخمير هذه من قبل الصناعة لتقليل تكلفة PHAs المنتجة تجاريًا. من الناحية الصناعية، تستمد هذه البوليسترات القابلة للتحلل الحيوي من عمليات التخمير الميكروبية باستخدام مصادر الكربون المختلفة. أحد القيود الرئيسية في زيادة إنتاج تحليل مخاطر العمليات هو تكلفة مصدر الكربون الذي تستقلبه الكائنات الحية الدقيقة. وبالتالي، يجري حاليًا التحقيق في ركائز الكربون الرخيصة والمتجددة في جميع أنحاء العالم. لقد ثبت أن الزيوت النباتية والحيوانية هي مصادر ممتازة للكربون لإنتاج محاصيل عالية الغلة من PHAs. كما يتم استخدام مجاري النفايات من مصانع النفط أو الزيوت المستعملة، وهي أرخص. هذا النهج لا يقلل فقط من تكلفة إنتاج PHAs، ولكنه يساهم أيضًا بشكل كبير في الحد من التلوث البيئي الناجم عن الزيت المستخدم. مكنت التطورات في الهندسة الوراثية والاستقلابية للسلالات البكتيرية من استخدام أكثر كفاءة لمصادر الكربون المختلفة، في تحقيق غلة PHA عالية مع تركيبات مونومر محددة. تناقش هذه المراجعة التطورات الأخيرة في التركيب الحيوي وتصنيف الأشكال المختلفة من PHAs المنتجة باستخدام الزيوت الخام والفضلات من صناعات زيت النخيل والأسماك. كما ستتم مناقشة قابلية التحلل البيولوجي لمواد PHA المنتجة من هذه الزيوت.

Translated Description (French)

Les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont un remplacement potentiel de certains plastiques à base de produits pétrochimiques. Les PHA sont des polyesters synthétisés et stockés par diverses bactéries et archées dans leur cytoplasme sous forme d'inclusions insolubles dans l'eau. Les PHA sont généralement produits lorsque les microbes sont cultivés avec des concentrations d'azote, de phosphore, de soufre ou d'oxygène limitant les nutriments et des sources de carbone en excès. De telles conditions de fermentation ont été optimisées par l'industrie pour réduire le coût des PHA produits commercialement. Industriellement, ces polyesters biodégradables sont dérivés de procédés de fermentation microbienne utilisant diverses sources de carbone. L'une des contraintes majeures dans l'intensification de la production de PHA est le coût de la source de carbone métabolisée par les micro-organismes. Par conséquent, des substrats de carbone bon marché et renouvelables sont actuellement à l'étude dans le monde entier. Il a été démontré que les huiles végétales et animales sont d'excellentes sources de carbone pour la production à haut rendement de PHA. Les flux de déchets des huileries ou les huiles usagées, encore moins chères, sont également utilisés. Cette approche réduit non seulement le coût de production des PHA, mais contribue également de manière significative à la réduction de la pollution environnementale causée par l'huile usagée. Les progrès dans le génie génétique et métabolique des souches bactériennes ont permis une utilisation plus efficace de diverses sources de carbone, en obtenant des rendements élevés en PHA avec des compositions de monomères spécifiées. Cette revue examine les développements récents dans la biosynthèse et la classification de diverses formes de PHA produites à partir d'huiles brutes et de déchets des industries du palmier à huile et du poisson. La biodégradabilité des PHA produits à partir de ces huiles sera également discutée.

Translated Description (Spanish)

Los polihidroxialcanoatos (PHA) son un posible sustituto de algunos plásticos de base petroquímica. Los PHA son poliésteres sintetizados y almacenados por diversas bacterias y arqueas en su citoplasma como inclusiones insolubles en agua. Los PHA generalmente se producen cuando los microbios se cultivan con concentraciones limitantes de nutrientes de nitrógeno, fósforo, azufre u oxígeno y fuentes de exceso de carbono. Dichas condiciones de fermentación han sido optimizadas por la industria para reducir el coste de los PHA producidos comercialmente. Industrialmente, estos poliésteres biodegradables se derivan de procesos de fermentación microbiana que utilizan diversas fuentes de carbono. Una de las principales limitaciones en la ampliación de la producción de PHA es el coste de la fuente de carbono metabolizada por los microorganismos. Por lo tanto, actualmente se están investigando sustratos de carbono baratos y renovables en todo el mundo. Se ha demostrado que los aceites vegetales y animales son excelentes fuentes de carbono para la producción de alto rendimiento de PHA. También se utilizan corrientes de residuos de los molinos de aceite o de los aceites usados, que son incluso más baratos. Este enfoque no solo reduce el costo de producción de los PHA, sino que también contribuye significativamente a la reducción de la contaminación ambiental causada por el aceite usado. Los avances en la ingeniería genética y metabólica de las cepas bacterianas han permitido una utilización más eficiente de diversas fuentes de carbono, para lograr altos rendimientos de PHA con composiciones de monómeros especificadas. Esta revisión analiza los desarrollos recientes en la biosíntesis y clasificación de diversas formas de PHA producidas utilizando aceites crudos y de desecho de las industrias de palma aceitera y pescado. También se discutirá la biodegradabilidad de los PHA producidos a partir de estos aceites.

Files

pdf.pdf

Files (934.7 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
md5:8f566872d53479252468de79eed26e6f
934.7 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
هل يمكن إنتاج Polyhydroxyalkanoates بكفاءة من نفايات النباتات والزيوت الحيوانية ؟
Translated title (French)
Les polyhydroxyalcanoates peuvent-ils être produits efficacement à partir d'huiles végétales et animales usagées ?
Translated title (Spanish)
¿Se pueden producir polihidroxialcanoatos de manera eficiente a partir de aceites vegetales y animales de desecho?

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3011721046
DOI
10.3389/fbioe.2020.00169

Is supplement to
https://openalex.org/W4379014669 (Other)
https://openalex.org/W4377242022 (Other)
https://openalex.org/W4309537274 (Other)
https://openalex.org/W4294732882 (Other)
https://openalex.org/W4285502871 (Other)
https://openalex.org/W4244857977 (Other)
https://openalex.org/W4200366873 (Other)
https://openalex.org/W3081505698 (Other)
https://openalex.org/W2552779345 (Other)
https://openalex.org/W1563116787 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1509324135
  • https://openalex.org/W1536277831
  • https://openalex.org/W1546979422
  • https://openalex.org/W1549936434
  • https://openalex.org/W1553823638
  • https://openalex.org/W1887632028
  • https://openalex.org/W1909595389
  • https://openalex.org/W1928489695
  • https://openalex.org/W1957957710
  • https://openalex.org/W1967058287
  • https://openalex.org/W1968288343
  • https://openalex.org/W1968464440
  • https://openalex.org/W1973070210
  • https://openalex.org/W1973338169
  • https://openalex.org/W1975298762
  • https://openalex.org/W1981424865
  • https://openalex.org/W1982930077
  • https://openalex.org/W1983818816
  • https://openalex.org/W1985532911
  • https://openalex.org/W1987512625
  • https://openalex.org/W1987703425
  • https://openalex.org/W1987935289
  • https://openalex.org/W1988249839
  • https://openalex.org/W1989359456
  • https://openalex.org/W1989389958
  • https://openalex.org/W1990363623
  • https://openalex.org/W1991962780
  • https://openalex.org/W1992875682
  • https://openalex.org/W1996087045
  • https://openalex.org/W1997232179
  • https://openalex.org/W1997890313
  • https://openalex.org/W1998003100
  • https://openalex.org/W2000015355
  • https://openalex.org/W2007186013
  • https://openalex.org/W2007684654
  • https://openalex.org/W2015987078
  • https://openalex.org/W2018886288
  • https://openalex.org/W2020256557
  • https://openalex.org/W2020279574
  • https://openalex.org/W2021807747
  • https://openalex.org/W2028494302
  • https://openalex.org/W2032139800
  • https://openalex.org/W2033835144
  • https://openalex.org/W2036757268
  • https://openalex.org/W2037277984
  • https://openalex.org/W2041953916
  • https://openalex.org/W2047287124
  • https://openalex.org/W2049424739
  • https://openalex.org/W2050555684
  • https://openalex.org/W2050812894
  • https://openalex.org/W2051874758
  • https://openalex.org/W205268126
  • https://openalex.org/W2055903683
  • https://openalex.org/W2056778275
  • https://openalex.org/W2061070474
  • https://openalex.org/W2061120601
  • https://openalex.org/W2061137427
  • https://openalex.org/W2062801237
  • https://openalex.org/W2063601816
  • https://openalex.org/W2065814858
  • https://openalex.org/W2068293956
  • https://openalex.org/W2068536162
  • https://openalex.org/W2069359166
  • https://openalex.org/W2073177030
  • https://openalex.org/W2074581043
  • https://openalex.org/W2076271031
  • https://openalex.org/W2077606207
  • https://openalex.org/W2078470836
  • https://openalex.org/W2084137515
  • https://openalex.org/W2089923861
  • https://openalex.org/W2092142789
  • https://openalex.org/W2100306766
  • https://openalex.org/W2112779437
  • https://openalex.org/W2115184640
  • https://openalex.org/W2115440372
  • https://openalex.org/W2117321949
  • https://openalex.org/W2122570301
  • https://openalex.org/W2132093584
  • https://openalex.org/W2136313533
  • https://openalex.org/W2141309110
  • https://openalex.org/W2147108973
  • https://openalex.org/W2149161832
  • https://openalex.org/W2152231913
  • https://openalex.org/W2154909038
  • https://openalex.org/W2156884571
  • https://openalex.org/W2163576751
  • https://openalex.org/W2164191131
  • https://openalex.org/W2164479864
  • https://openalex.org/W2172232219
  • https://openalex.org/W2184787494
  • https://openalex.org/W2189548842
  • https://openalex.org/W2297217200
  • https://openalex.org/W2302031722
  • https://openalex.org/W2322123650
  • https://openalex.org/W2343870231
  • https://openalex.org/W2352013391
  • https://openalex.org/W2397800285
  • https://openalex.org/W2435589313
  • https://openalex.org/W2477833165
  • https://openalex.org/W2482430693
  • https://openalex.org/W2484455969
  • https://openalex.org/W2499794243
  • https://openalex.org/W2505134295
  • https://openalex.org/W2530106940
  • https://openalex.org/W2536850928
  • https://openalex.org/W2548003254
  • https://openalex.org/W2548539350
  • https://openalex.org/W2553536000
  • https://openalex.org/W2609777501
  • https://openalex.org/W2611648148
  • https://openalex.org/W2617594343
  • https://openalex.org/W262070791
  • https://openalex.org/W2624008151
  • https://openalex.org/W2695762588
  • https://openalex.org/W2731605575
  • https://openalex.org/W2738941464
  • https://openalex.org/W2754904146
  • https://openalex.org/W2758681502
  • https://openalex.org/W2765592902
  • https://openalex.org/W2787745425
  • https://openalex.org/W2789027717
  • https://openalex.org/W2892019156
  • https://openalex.org/W2941663135
  • https://openalex.org/W2944848608
  • https://openalex.org/W2958418270
  • https://openalex.org/W2972874868
  • https://openalex.org/W3090124899
  • https://openalex.org/W4211245217
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W4390077223
  • https://openalex.org/W92104364
  • https://openalex.org/W991734705
  • https://openalex.org/W994942440