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Optimizing Polyhydroxyalkanoate Production Through Macro and Molecular Insights in Mixed Microbial Cultures

Projektbeschreibung

Mikrobielle Biokunststoffproduktion mithilfe makro- und molekularbiologischer Erkenntnisse optimieren

Die Umweltverschmutzung durch Kunststoffe hat sich vor allem wegen der Langlebigkeit und der schädlichen Auswirkungen von Mikroplastik auf lebende Organismen zu einem drängenden Umweltproblem entwickelt. Biobasierte und biologisch abbaubare Alternativen wie Polyhydroxyalkanoate (PHA) kristallisierten sich bereits als vielversprechende Lösungen heraus, aber einer großmaßstäblichen Einführung stehen hohe Produktionskosten im Wege. Polyhydroxyalkanoate werden auf natürliche Weise von Bakterien zur intrazellulären Kohlenstoff- und Energiespeicherung synthetisiert. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen schlägt das Team des Projekts SalinePHA vor, die PHA-Produktivität mithilfe salztoleranter mikrobieller Gemeinschaften zu reduzierten Kosten zu steigern. Die Forschenden werden unter Einsatz makro- und molekularbiologische Erkenntnisse untersuchen, wie sich Stressbedingungen auf das Zellwachstum und den PHA-Stoffwechsel auswirken. Insgesamt wird davon ausgegangen, dass anhand der Studie die wirtschaftliche Rentabilität von Biokunststoffen verbessert sowie zu einer nachhaltigeren Abfallwirtschaft und geringeren Plastikverschmutzung der Umwelt beigetragen wird.

Ziel

Plastic waste is a significant global environmental challenge due to its environmental persistence and the threat that microplastic poses on living organism. Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biopolymers produced by prokaryotes under availability of excess carbon but unfavorable growth conditions. Interestingly, certain types of stress conditions have been proven to increase PHA production in axenic cultures such as oxidative stress or osmotic upshock. PHA stands as one of the main alternatives to traditional plastics as they are biodegradable under a wide range of conditions, but high production cost hampers its wide adoption. Current technologies are based on the use of mixed microbial cultures (MMCs) in open bioreactors feed with industrial by-products to reduce the production cost. However, the PHA productivity using these approaches is low compared to axenic cultures growing on defined media. SalinePHA aims to enhance PHA productivity in bioreactors by using halophilic MMCs. Availability of metagenomic and transcriptomic techniques provides a great opportunity to study the genetic regulation of the PHA synthesis/depolymerization and potential shifts of the metabolism in complex microbial communities under different types of stress. To achieve this, i) halophilic PHA-accumulating MMCs will be obtained by growing environmental inocula under selective pressure and, characterized (performance parameters and shotgun metagenomic sequencing); ii) RNA-seq, RT-PCR, 2D-DIGE experiments will be performed on the best PHA-accumulating MMC under various stress conditions to understand the PHA metabolic regulation. A deeper understanding of the PHA accumulation dynamics will allow for the design of operational parameters by using stress conditions as elicitors to induce high PHA-accumulation in the bioreactor to obtain increased PHA productivity, reducing the cost of its production, allowing the valorization of organic saline waste streams and reducing the use of fresh water.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA
Netto-EU-Beitrag
€ 191 343,12
Adresse
CAMPUS DE CAMPOLIDE
1099-085 Lisboa
Portugal
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
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