Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/ Archivio della ricer...arrow_drop_down
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/
Chemical Engineering Research and Design
Article . 2022 . Peer-reviewed
License: CC BY
Data sources: Crossref
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/
Chemical Engineering Research and Design
Article
License: CC BY
Data sources: UnpayWall
image/svg+xml art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos Open Access logo, converted into svg, designed by PLoS. This version with transparent background. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Open_Access_logo_PLoS_white.svg art designer at PLoS, modified by Wikipedia users Nina, Beao, JakobVoss, and AnonMoos http://www.plos.org/
https://dx.doi.org/10.60692/8p...
Other literature type . 2022
Data sources: Datacite
https://dx.doi.org/10.60692/m9...
Other literature type . 2022
Data sources: Datacite
versions View all 5 versions
addClaim

This Research product is the result of merged Research products in OpenAIRE.

You have already added 0 works in your ORCID record related to the merged Research product.

Economic and environmental analysis of bio-succinic acid production: From established processes to a new continuous fermentation approach with in-situ electrolytic extraction

التحليل الاقتصادي والبيئي لإنتاج حمض السكسينيك الحيوي: من العمليات القائمة إلى نهج التخمير المستمر الجديد مع الاستخراج الكهربائي في الموقع
Authors: Enrico Mancini; Rofice Dickson; Serena Fabbri; Isuru A. Udugama; Humzaa Imtiaz Ullah; Srikanth Vishwanath; Krist V. Gernaey; +3 Authors

Economic and environmental analysis of bio-succinic acid production: From established processes to a new continuous fermentation approach with in-situ electrolytic extraction

Abstract

De nombreuses tentatives récentes de commercialisation de l'acide biosuccinique (bio-SA) ont échoué après un début florissant. En outre, la performance environnementale améliorée des processus de production bio-SA par rapport aux SA à base de pétrole est encore incertaine. Dans cette étude, une analyse technico-économique a été menée en comparant quatre processus de fabrication bio-SA en termes de valeur actuelle nette et de prix de vente minimum. Deux des processus simulés sont basés sur des brevets publiés par des sociétés de fabrication de bio-SA (I) Roquette/DSM (Reverdia) et (II) DNP Green Technology/ARD (BioAmber). Un troisième processus est basé sur un brevet de la Michigan State University (III) et un quatrième processus est conceptuel (IV). Il a été démontré que le processus conceptuel IV avait des coûts d'investissement inférieurs de <50 % et des coûts de fabrication inférieurs de 40 à 55 % aux autres processus. Avec un prix de vente minimum de 1,4 USD kg−1, le processus IV serait moins cher que l'acide succinique à base de pétrole (∼2,0 USD kg−1). Le processus basé sur Reverdia peut également être compétitif, tandis que le processus III et en particulier le processus II basé sur BioAmber ne sont pas rentables. Les colonnes d'échange d'ions, la nanofiltration et les membranes d'échange d'anions se sont révélées être des technologies clés pour réduire les coûts de fabrication du bio-SA. La fermentation bio-SA continue avec extraction in situ peut changer le marché bio-SA, mais l'évaluation de la durabilité environnementale ne révèle que des différences marginales par rapport à l'AS à base de pétrole. La « fermentation aérobie » à faible pH est susceptible d'être une stratégie plus durable par rapport à la « fermentation aérobie » à pH neutre.

Muchos intentos recientes de comercializar ácido biosuccínico (bio-SA) terminaron sin éxito después de un momento de florecimiento inicial. Además, el rendimiento ambiental mejorado de los procesos de producción de bio-SA en comparación con SA a base de petróleo aún es incierto. En este estudio se realizó un análisis tecnoeconómico comparando cuatro procesos de fabricación de bio-SA en términos de valor actual neto y precio mínimo de venta. Dos de los procesos simulados se basan en patentes emitidas por las empresas de fabricación bio-SA (I) Roquette/DSM (Reverdia) y (II) DNP Green Technology/ARD (BioAmber). Un tercer proceso se basa en una patente de la Universidad Estatal de Michigan (III) y un cuarto proceso es conceptual (IV). Se demostró que el proceso conceptual IV tiene <50% menos costes de capital y ~40 a 55% menos costes de fabricación que los otros procesos. Con un precio de venta mínimo de 1,4 USD kg-1, el proceso IV sería más barato que el ácido succínico a base de petróleo (~2,0 USD kg-1). El proceso basado en Reverdia también puede ser competitivo, mientras que el proceso III y particularmente el proceso II basado en BioAmber no son rentables. Se ha demostrado que las columnas de intercambio iónico, la nanofiltración y las membranas de intercambio aniónico son tecnologías clave para reducir los costes de fabricación de bio-SA. La fermentación continua de bio-SA con extracción in situ puede cambiar el mercado de bio-SA, pero la evaluación de sostenibilidad ambiental revela solo diferencias marginales en comparación con SA a base de petróleo. Es probable que la "fermentación aeróbica" de pH bajo sea una estrategia más sostenible en comparación con la "fermentación aeróbica" de pH neutro.

Many recent attempts to commercialize bio-succinic acid (bio-SA) ended to be unsuccessful after a start flourishing moment. Furthermore, the improved environmental performance of bio-SA production processes compared to petroleum-based SA is still uncertain. In this study a techno-economic analysis was conducted comparing four bio-SA manufacturing processes in terms of net present value and minimum selling price. Two of the simulated processes are based on patents released by bio-SA manufacturing companies (I) Roquette/DSM (Reverdia) and (II) DNP Green Technology/ARD (BioAmber). A third process is based on a Michigan State University patent (III) and a fourth process is conceptual (IV). The conceptual process IV was demonstrated to have <50% lower capital costs and ∼40 to 55% lower manufacturing costs than the other processes. With a minimum selling price of 1.4 USD kg−1, process IV would be cheaper than petroleum based succinic acid (∼2.0 USD kg−1). The Reverdia-based process can also be competitive, while process III and particularly the BioAmber-based process II are not profitable. Ion-exchange columns, nanofiltration and anion exchange membranes are shown to be key technologies for lowering bio-SA manufacturing costs. Continuous bio-SA fermentation with in situ-like extraction can change the bio-SA market, but the environmental sustainability assessment reveals only marginal differences compared with petroleum-based SA. Low pH "aerobic fermentation" is likely to be a more sustainable strategy compared to neutral pH "aerobic fermentation".

انتهت العديد من المحاولات الأخيرة لتسويق حمض السكسينيك الحيوي (BIO - SA) بالفشل بعد لحظة ازدهار. علاوة على ذلك، لا يزال الأداء البيئي المحسن لعمليات إنتاج المأوى الحيوي مقارنة بالمأوى القائم على النفط غير مؤكد. في هذه الدراسة، تم إجراء تحليل تقني اقتصادي يقارن بين أربع عمليات تصنيع بيولوجية من حيث صافي القيمة الحالية والحد الأدنى لسعر البيع. تعتمد اثنتان من عمليات المحاكاة على براءات الاختراع الصادرة عن شركات التصنيع BIO - SA (I) Roquette/DSM (Reverdia) و (II) DNP Green Technology/ARD (BioAmber). تعتمد العملية الثالثة على براءة اختراع جامعة ولاية ميشيغان (III) والعملية الرابعة هي عملية مفاهيمية (IV). وقد ثبت أن العملية المفاهيمية الرابعة لديها تكاليف رأسمالية أقل بنسبة <50 ٪ وتكاليف تصنيع أقل بنسبة 40 إلى 55 ٪ من العمليات الأخرى. مع سعر بيع لا يقل عن 1.4 كجم−1 دولار أمريكي، ستكون العملية الرابعة أرخص من حمض السكسينيك القائم على البترول (2.0 كجم−1 دولار أمريكي). يمكن أن تكون العملية القائمة على Reverdia تنافسية أيضًا، في حين أن العملية الثالثة وخاصة العملية الثانية القائمة على BioAmber ليست مربحة. تُظهر أعمدة التبادل الأيوني والترشيح النانوي وأغشية التبادل الأنيوني أنها تقنيات رئيسية لخفض تكاليف التصنيع الحيوي. يمكن أن يؤدي التخمير المستمر للسلامة الأحيائية مع الاستخراج الشبيه بالموقع إلى تغيير سوق السلامة الأحيائية، لكن تقييم الاستدامة البيئية يكشف عن اختلافات هامشية فقط مقارنة بالسلامة الأحيائية القائمة على النفط. من المرجح أن يكون "التخمير الهوائي" المنخفض لدرجة الحموضة استراتيجية أكثر استدامة مقارنة بـ "التخمير الهوائي" المحايد لدرجة الحموضة.

Countries
Denmark, Italy
Keywords

Pulp and paper industry, Economics, Materials Science, Biomedical Engineering, Macroeconomics, Continuous fermentation, FOS: Medical engineering, Biochemistry, Biomaterials, Succinic acid, Food science, Reverdia, Engineering, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Business, Production (economics), Bio-succinic acid, Molecular Biology, Biology, Techno-economic analysis, Ecology, Metabolic Engineering and Synthetic Biology, In situ electrolytic extraction, Life Sciences, Bio-succinic acid Techno-economic analysis Continuous fermentation Immobilized microbial host In situ electrolytic extraction Anion exchange membrane Reverdia BioAmber, Biofuel Production, Biochemical engineering, Chemistry, Sustainability, Immobilized microbial host, FOS: Biological sciences, Physical Sciences, Fermentation, BioAmber, Technologies for Biofuel Production from Biomass, Biodegradable Polymers as Biomaterials and Packaging, Anion exchange membrane

  • BIP!
    Impact byBIP!
    citations
    This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    35
    popularity
    This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
    Top 10%
    influence
    This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    Top 10%
    impulse
    This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
    Top 1%
Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
citations
This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Citations provided by BIP!
popularity
This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
BIP!Popularity provided by BIP!
influence
This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Influence provided by BIP!
impulse
This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
BIP!Impulse provided by BIP!
35
Top 10%
Top 10%
Top 1%
Green
hybrid