Environmental impact assessment of a conceptually designed L-malate biomanufacturing process - Çıkrıkcı, Buse Melike (My University, 2024)
Artan dünya nüfusundan kaynaklanan talepler ve iklim krizinin yarattığı baskı, sürdürülebilir kalkınmayı küresel gündemin en üst sıralarına taşımıştır. Bazı emtia kimyasallarının üretiminin petrokimya temelli yöntemlerden endüstriyel biyoteknolojiye dayalı daha çevre dostu süreçlere dönüştürülmesi bu gündemde kilit bir konudur. Metanolden biyoteknolojik L-malat üretimi bu tür bir dönüşüm için iyi bir örnektir. Bu tür bir projenin kilit yönlerinden biri, erken aşamada çevresel etkilerin ölçülmesidir. Bu, projenin sürdürülebilirlik açısından potansiyel risklerini belirlemeye ve çevre dostu çözümler geliştirmeye olanak tanır. Bu değerlendirme, projenin uzun vadeli başarısı ve toplumsal kabulü için kritik önem taşır. Burada, Bacillus methanolicus kullanarak metanolden L-malat üretimi için yeni bir süreç tasarımının çevresel etki değerlendirmesini sunmayı amaçlıyoruz. Ayrıca, erken aşamadaki bir süreç tasarımı için yaklaşım yoluyla elde edilen içgörüler hakkında yorum yapabileceğiz. Çevresel Etki Değerlendirmesi çerçevesinde, Heinzle ve diğerleri tarafından yayınlanan değerlendirme yöntemi ve OpenLCA yazılımı kullanılmıştır. Manuel Çevresel Değerlendirme Yöntemi ile prosesin tamamı incelendiğinde, girdi bileşeni olarak sınıflandırılan metanol ve buna eşlik eden butilamin, termal risk kategorisinde, diğer bileşiklere göre daha büyük bir çevresel tehdit oluşturmaktadır. Çıktı bileşeni olarak, kronik toksisite ve ötrofikasyon potansiyeli kategorilerinde yer alan malik asit ve biyokütle, diğer bileşenlere kıyasla daha büyük bir çevresel tehdit oluşturmaktadır. Ayrıca, OpenLCA kullanılarak tüm süreç boyunca değerlendirildiğinde, karasal ekotoksisite diğer kategorilere kıyasla daha yüksek bir çevresel risk olarak ortaya çıkmaktadır. Özellikle, butilamin bu kategori için büyük etken olarak rol oynar. Yeni Süreç kullanılarak L-malat üretiminin, geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla daha az olumsuz çevresel etki sergilediği açıktır. Bununla birlikte, neden olunan ağırlıklı olarak olumsuz çevresel etkilerin azaltılmasına yönelik iyileştirme planları için geniş bir potansiyel bulunmaktadır.

Demands from a growing world population and pressure from climate crisis have put sustainable development at the top of global agenda. Converting the production of certain commodity chemicals from petrochemical-based methods to more environmentally friendly processes based on industrial biotechnology is the key issue in this agenda. Biotechnological L-malate production from methanol is an example of such conversions. One of the key aspects of this type of project is the measurement of environmental impacts at an early stage. It allows to identify the potential risks of the project in terms of sustainability and to develop environmentally friendly solutions. This assessment is critical for the long-term success and social acceptance of the project. Here, we aim to present the environmental impact assessment of a novel process design for the manufacture of L-malate from methanol using Bacillus methanolicus. This also enables us to comment on the insights gained through the approach for an early-stage process design. Within the framework of ‘environmental impact assessment’, the evaluation method published by Heinzle et al. (2007) and the OpenLCA software have been utilized. Upon examination across the entire process using the manual environmental assessment, classified as an input component, methanol and concomitant butylamine, in the thermal risk category, are found to pose a greater environmental threat than other compounds. As classified in the output component, L-malate and biomass, in the chronic toxicity and eutrophication potential categories, present a larger environmental threat compared to other components. Furthermore, when assessed across the entire process using OpenLCA, terrestrial ecotoxicity emerge as a higher environmental risk compared to other categories. Notably, butylamine dominates this category. It is evident that the production of L-malate using this novel process exhibits lesser adverse environmental impacts compared to conventional production methods. However, there remains ample potential for improvement plans to mitigate the predominantly negative environmental impacts caused.
L-malat biyosentezi projesinin erken aşama tasarımında çevresel etki değerlendirmesi ve araçları
Keywords: Bacillus methanolicus; Bioengineering; Biyomühendislik; Early-Stage Process Design; Erken Aşama Süreç Tasarımı; Life Cycle Assessment; Malic Acid; Malik Asit; Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi