1. Сроки выполнения разработки 1999-2004
2. Головная организация разработчик, адрес, факс, E-mail, контактный телефон: Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, г.Пермь, т.(3422)64-67-12, 646713, факс (3422)64-67-11, Email: demakov@ecology.psu.ru
3. Организация заказчик, адрес, факс, Email, контактный телефон: Грант РФФИ №01-04-96465 ФГУП "Пермский завод им. С.М. Кирова", 614113, г.Пермь, ул. Гальперина, 11
4. Возможные потребители, наличие заявок на продукцию: Разработку планируется внедрить для существующей технологии синтеза акриламида на производстве "Акрилат" ФГУП "Пермский завод им. С.М. Кирова", АО "MSP".
5. Краткая содержательная характеристика разработки: Цель работы: получение нового эффективного биокатализатора для промышленного синтеза амидов из соответствующих нитрилов карбоновых кислот, в частности акриламида и никотинамида. Работа включает селекцию штаммов бактерий суперпродуцентов фермента нитрилгидратазы, катализирующего синтез амидов, разработку технологии получения высокоактивного и стабильного биокатализатора на основе биомассы бактерий и разработку технологии конверсии нитрилов до соответствующих амидов.
В результате скрининга образцов почв, отобранных в местах разлива акрилонитрила, и последующей селекции выделен ряд штаммов, способных конвертировать нитрилы до соответствующих амидов и/или карбоновых кислот. В том числе получены штаммы Rhodococcus sp. gt1 и 84, обладающие наиболее высокой нитрилгидратазной активностью при минимальной амидазной активности.
Изучено влияние состава среды на рост и ферментативную активность исследуемых микроорганизмов. Исследованы свойства препаратов нитрилгидратаз. Определена специфичность ферментов, зависимость их активности от температуры и кислотности среды. Определены условия, необходимые для индукции ферментов. Максимальная активность нитрилгидратазы, наблюдавшаяся у штамма gt1, составляла по акриламиду 480 ед., что сопоставимо с активностью штаммов, используемых в промышленном синтезе акриламида. Получен патент на штамм продуцент нитрилгидратазы.
Исследованы каталитические свойства микроорганизмов, иммобилизованных на угольных сорбентах.
Планируется оптимизировать процесс культивирования штаммов продуцентов ферментов с целью получения максимального выхода высокоактивной биомассы; определить допустимые способы и условия осаждения и иммобилизации клеток, параметры работы иммобилизованных биокатализаторов.
Проведены модельные синтезы акриламида с применением опытных образцов биокатализатора. В результате получены 4052% растворы акриламида без примеси побочных продуктов.
В результате работы планируется разработать рекомендации и техническую документацию по технологии получения нового биокатализатора и рекомендации по способу синтеза акриламида и никотинамида с его применением.
Также будут получены штаммы, пригодные для синтеза карбоновых кислот.
6. Степень готовности (завершение эксперимента, проведение испытания опытного образца, выпуск опытной серии и т.п.). В результате селекции получены штаммы продуценты нитрилгидратазы. Проведены испытания опытных образцов. Совместно со специалистами ФГУП "ПЗ им. С.М. Кирова" сконструирована опытно промышленная установка для культивирования микроорганизмов.
7. Наличие необходимой инфраструктуры производственных мощностей. Сотрудниками ИЭГМ УрО РАН и ФГУП "ПЗ им. С.М. Кирова" сконструирована опытно промышленная установка для культивирования микроорганизмов. Специалистами производства "Акрилат" ФГУП "ПЗ им. С.М. Кирова" установка смонтирована и пущена в эксплуатацию. На ФГУП "ПЗ им. С.М. Кирова" имеется действующее производство акриламида биокаталитическим способом мощностью 30000 т/год.
8. Ожидаемые результаты: Получение промышленного штамма продуцента внутриклеточного фермента нитрилгидратазы. Разработка тезнологии получения биокатализатора и его использования для синтеза амидов, в частности, акриламида.
9. Оценка основных характеристик разработки, обеспечивающих конкуренто способность.
9.1. Научнотехнический уровень:
9.1.1. По отношению к лучшим отечественным образцам: По каталитическим качествам штаммы Rhodococcussp. gt1 и Rhodococcus sp. 84 не уступают отечественным штаммам R. rhodochrous М8 и R. rhodochrous М33 и могут быть использованы в аналогичных процессах синтеза акриламида, а также для получения никотинамида и других амидов карбоновых кислот. Нитилгидратаза штамма gt имеет большую термостабильность и стабильность в процессе синтеза по сравнению с аналогичными ферментами, описанными в литературе. В результате модельных синтезов получены растворы акриламида с концентрацией до 52%, что превосходит результаты, описанные в отечественной литературе.
9.1.2. По отношению к лучшим мировым образцам Штаммы Rhodococcussp. gt1 и Rhodococcus sp. 84 не уступают по технологическим свойствам и могут быть использованы аналогично зарубежным штаммам R. rhodochrousJ1 и Rhodococcussp. R312.
9.2. Экологичность: Процесс синтеза акриламида с применением биокатализатора является безотходной технологией. При получении биокатализатора на основе штаммов продуцентов нитрилгидратазы образуются стоки отработанной синтетической среды, требующие биологической очистки, обычной для микробиологических процессов.
9.3. Экономические показатели (оценочные)
9.3.1. Требуемый объем инвестиций (млн. дол.): 1.
9.3.2. Потенциальный объем продаж (млн. дол.): 1,5 в год.
9.3.3. Срок окупаемости проекта (лет): 3.
10. Область применения разработки (указать наименование и двузначные коды позиции ОКДП Общероссийского классификатора видов экономической деятельности, продукции и услуг (ОК00493)):
11. Наличие бизнесплана по реализации разработки: Нет
12. Организация, давшая предложение, контактный телефон: Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, г.Пермь, т.(3422)64-67-12, 646713, факс (3422)64-67-11.