Growth conditions have been frequently studied in optimizing polyhydroxybutyrate (PHB) production, while few studies were performed to unravel the dynamic mixed microbial consortia (MMCs) in the process. In this study, the relationship between growth conditions (C/N ratios and pH) and the corresponding key-microbes were identified and monitored during PHB accumulation. The highest PHB level (70 wt% of dry cell mass) was obtained at pH 9, C/N 40, and acetic acid 10 g/L. Linking the dominant genera with the highest point of PHB accumulation, Thauera was the most prevalent species in all MMCs of pH 9, except when a C/N ratio of 1 was applied. Notably, dominant bacteria shifted at pH 7 (C/N 10) from Thauera (0 h) to Paracoccus, and subsequently to Alcaligenes following the process of PHB accumulation and consumption. Further understanding of the relationship between the structure of the microbial community and the performance will be beneficial for regulating and obtaining high PHB accumulation within an MMC. Our study illustrates the impact of C/N ratios and pH on microbial prevalence and PHB production levels using a mixed microbial starter culture. This knowledge will broaden industrial perspectives for regulating high PHB production and timely harvesting.
LINK
Melt electrowriting (MEW) enables precise scaffold fabrication for biomedical applications. With a limited number of processable materials with short and tunable degradation times, polyhydroxyalkanoates (PHAs) present an interesting option. Here, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) and a blend of PHBV and poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) (PHBV+P34HB) are successfully melt electrowritten into scaffolds with various architectures. PHBV+P34HB exhibits greater thermal stability, making it a superior printing material compared to PHBV in MEW. The PHBV+P34HB scaffolds subjected to enzymatic degradation show tunable degradation times, governed by enzyme dilution, incubation time, and scaffold surface area. PHBV+P34HB scaffolds seeded with human dermal fibroblasts (HDFs), demonstrate enhanced cell adherence, proliferation, and spreading. The HDFs, when exposed to the enzyme solutions and enzymatic degradation residues, show good viability and proliferation rates. Additionally, HDFs grown on enzymatically pre-incubated scaffolds do not show any difference in behavior compared those grown on control scaffolds. It is concluded that PHAs, as biobased materials with enzymatically tunable degradability rates, are an important addition to the already limited set of materials available for MEW technology.
LINK
Verduurzaming van de chemische en landbouwsector is essentieel om klimaat- en circulaire doelstellingen te halen. Eén van de mogelijkheden om de chemische sector te vergroenen is om hernieuwbare grondstoffen als ‘feedstock’ voor productie te gebruiken. Biopolymeren die gemaakt worden uit hernieuwbare grondstoffen zijn een interessant groen alternatief voor fossiele plastics. Een veelbelovende groep ‘biobased plastics’ zijn polyhydroxyalkanoaten (PHA). PHAs worden door micro-organismen geproduceerd en kunnen verschillende samenstellingen hebben die de eigenschappen van dit materiaal beïnvloeden. Hierdoor zijn PHA's, blends van PHA en andere biobased materialen voor vele toepassingen geschikt te maken en derhalve een serieuze uitdager van fossiele plastics. Zodra deze biobased producten aan het einde van hun gebruikersfase komen, of als single-use materiaal in bijvoorbeeld de agrarische sector worden toegepast, is het belangrijk naast de mogelijkheden voor hergebruik en recycling inzicht te hebben in de snelheid en volledigheid van de biologische afbraak. In het voorgestelde KIEM-onderzoek wordt biologische afbraak middels industriële en kleinschalige compostering en in natuurlijke milieus bepaald. Onder verschillende omstandigheden, zoals in mariene, estuariene en zoetwatermilieus, en in verschillende bodemtypen zoals zand, klei en veenbodems wordt vastgesteld of effectieve afbraak plaatsvindt. Afbraak tot bouwstenen voor nieuwe polymeren of volledige mineralisatie, de snelheid daarvan en of mogelijk sprake is van vorming van microplastics wordt onderzocht. Stimuleren van biologische afbraak door bio-augmentatie wordt eveneens onderzocht. Een succesvol project draagt bij aan het verbeteren van de business case van zowel producenten van biobased polymeren (Paques Biomaterials) als van de maakindustrie die producten maken van deze groene ‘plastics’ (Maan Biobased Products; Happy Cups). Het projectresultaat geeft aanwijzingen over de impact die het onvermijdelijke PHA--zwerfafval zal hebben op het milieu en hoe deze impact zich verhoudt tot die van fossiel-gebaseerd zwerfplastic. Daarnaast vormt dit project ook de basis voor een nieuwe business case voor gecontroleerde end-of-life verwerkingsmethodieken.
