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Curso sobre Biotecnología industrial

Visión general del curso sobre Biotecnología industrial

Como los combustibles fósiles y las materias primas contribuyen al cambio climático, el uso de materiales renovables y energía como alternativa es cada vez más importante y común. Esta transición no es un lujo, sino una necesidad. Podemos usar las propiedades únicas de los microorganismos para convertir las corrientes de desechos orgánicos en biomateriales, productos químicos y biocombustibles. Este curso proporciona los conocimientos y herramientas para el diseño de procesos biotecnológicos de manera sostenible. Seis líderes de cursos experimentados le enseñarán los conceptos básicos de la biotecnología industrial y cómo aplicarlos al diseño de procesos de fermentación para la producción de combustibles, productos químicos y alimentos.

A lo largo de este curso, se lo alentará a diseñar su propio proceso biotecnológico y evaluar su desempeño y sostenibilidad. Este curso de pregrado incluye conferencias invitadas de la industria, así como de la Universidad de Campinas en Brasil, con más de 40 años de experiencia en la producción de bioetanol. El curso es una iniciativa conjunta de TU Delft, el consorcio internacional BE-Basic y la Universidad de Campinas.

Lo que aprenderás en este curso

Después de este curso, todos los alumnos podrán:

1.  Apreciar la necesidad de innovación sostenible y cómo la biotecnología y la producción de base biológica pueden contribuir a esto.
2. Describir el contexto global de la producción de base biológica.
3. Mapear la economía de base biológica, desde la investigación hasta la aplicación y desde las materias primas hasta los productos
4. Resolver cálculos de nivel básico en ingeniería de bioprocesos.

Los estudiantes verificados tendrán el beneficio adicional de poder:

• Integrar el conocimiento científico y tecnológico sobre el uso de bioprocesos para productos industriales a nivel de células y procesos.
• Desarrollar y evaluar las condiciones para un diseño eficiente y sostenible de bioprocesos.
• Resolver cálculos de nivel de ingeniería de pregrado en ingeniería de bioprocesos.

Plan de estudio del curso

Unidad 1. Biotecnología para productos de base biológica.

• ¿Por qué desarrollar una economía de base biológica?
• Biotecnología industrial
• Materias primas: fuentes renovables de biomasa para productos de base biológica
• Proceso para producir bio-PDO (1,3-propanodiol)
• Beneficios para la sociedad y la sostenibilidad: evaluación de los efectos de la producción de base biológica

Unidad 2. Saldos y tasas microbianas

• Los microorganismos y su función en la naturaleza.
• Comprensión funcional de los requerimientos de nutrientes para el crecimiento microbiano.
• Aprender sobre el proceso: saldos de caldo
• Aprender sobre el proceso: balances de fase gaseosa
• Aprendiendo sobre el microorganismo: tasas q y quimiostato
• Aprender sobre el proceso y el organismo.

Unidad 3. El modelo de caja negra y la reacción del proceso

• La reacción del proceso
• Conceptos básicos del modelo de caja negra.
• Productos que consumen y producen energía.
• Un modelo de caja negra PDO: experimentos para la identificación de parámetros
• Modelos de caja negra: la reacción del proceso PDO en función de μ
• Diseño de proceso continuo PDO: cálculo de entradas y salidas utilizando la reacción del proceso
• Proceso de DOP aeróbico: mejorar la sostenibilidad
• Introducción al análisis de flujo metabólico

Unidad 4. Diseño de fermentación

• Introducción a la tecnología de fermentación.
• El fermentador a gran escala.
• Operación de fermentador
• Transporte de gas
• Transporte de calor
• Mezcla
• Enfoque básico para diseñar y luego optimizar un proceso de fermentación PDO

Unidad 5. Integración del proceso ascendente y descendente

• Hacia un bioproceso integrado
• Pretratamiento
• Separación y formulación.
• Principios de separación
• Diseño conceptual del proceso para la producción de 1,3 PDO
• Integración de procesos para la producción de 1,3 PDO

Unidad 6. Evaluación de procesos y sostenibilidad

• Diseñando un caso de negocio sostenible
• Diseño económico de un proceso.
• Evaluación ambiental de un diseño de proceso.
• Sostenibilidad social
• Sostenibilidad en un contexto global

Docentes a cargo del Curso

Isabel Arends

Isabel Arends es directora del Departamento de Biotecnología de TU Delft y profesora de Biocatálisis y Química Orgánica en este departamento. Su investigación se centra en el desarrollo de catalizadores para productos y medicamentos ecológicos, con énfasis en el desarrollo y la aplicación de enzimas. Ella estudia enzimas oxidativas, así como proteínas híbridas de metal y explora su potencial para la producción sostenible de epóxidos, alcoholes y cetonas. Además, es vicepresidenta de la Escuela de Posgrado (Ciencias Biotecnológicas Delft Leiden) y miembro de la junta de la Fundación Tecnológica STW. Imparte los cursos «Química verde y tecnología sostenible» y «Biocatálisis» a nivel BSc y MSc y el curso avanzado «biocatálisis» para estudiantes de la industria y doctorados.

Sef Heijnen

Sef Heijnen tiene 15 años de experiencia trabajando en la industria y desde 1988 es profesor titular de la TU Delft y líder del grupo de Ingeniería de Sistemas Celulares en el Departamento de Biotecnología. Su grupo se centra en la ingeniería metabólica y la biología de sistemas para su aplicación en procesos microbianos industriales. Imparte cursos de nivel BSc y MSc, que incluyen ingeniería metabólica, biología de sistemas, termodinámica y diseño de bioprocesos. Además, imparte cursos avanzados como fisiología microbiana, biotecnología ambiental y tecnología de fermentación para socios industriales y estudiantes de doctorado. En 2003 fue elegido el mejor profesor del año de TU Delft. Es miembro de la Real Academia Holandesa de Artes y Ciencias (KNAW) y asesor de DSM y Corbion.

Henk Noorman

Henk Noorman se formó como ingeniero químico de la Universidad de Groningen (NL). Obtuvo un doctorado en biotecnología de la Universidad Tecnológica de Delft (NL), sobre modelado de sistemas microbal (1991). Se convirtió en becario postdoctoral en un consorcio de investigación nórdico y coordinó un proyecto de ampliación de fermentación entre grupos académicos en Suecia, Dinamarca y Noruega. Luego se unió a Gist-brocades y DSM en Delft (NL, 1994) y trabajó en proyectos de desarrollo e implementación de fermentación, principalmente en el área de antibióticos y productos químicos de base biológica. También ha sido gerente de proyectos para proyectos de innovación. Henk Noorman actualmente trabaja como Científico Corporativo de Tecnología de Bioprocesos en el Centro de Biotecnología DSM y participa en numerosos proyectos en Biotecnología Industrial, Especialidades Alimentarias, Antiinfecciosos y el Programa de Investigación Corporativa.

Patricia Osseweijer

La profesora Patricia Osseweijer es líder del Grupo de Biotecnología y Sociedad de la Universidad Tecnológica de Delft. Ella vincula la innovación tecnológica en biotecnología con los desafíos sociales para una bioeconomía sostenible. Se centra en la evaluación integral de impacto, la sostenibilidad social, las percepciones públicas y la ética. Recibió la beca distinguida Lorentz de la Real Academia (NL) para integrar las ciencias sociales y la tecnología. Patricia es embajadora universitaria de Brasil y asesora del presidente de TU Delft.