SBIR Phase I: Enzyme Stabilization via Immobilization for Advanced Chemical Manufacturing

SBIR 第一阶段:通过固定化实现酶稳定,用于先进化学制造

基本信息

  • 批准号:
    2320044
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-12-15 至 2024-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project enables environmentally sustainable, low-carbon, chemical manufacturing with long-lasting enzymes. The chemicals industry relies heavily on unsustainable petrochemical feedstocks as well as energy and materials inefficient processes. Nature renewably produces a diverse array of chemicals and materials, including lumber from air and sunlight and lifesaving therapeutics like penicillin. Biology creates molecules through the power of enzymes – nature’s catalysts. While some enzymes have been leveraged to produce chemicals, enzymes are typically too short lived and expensive to create scalable, cost-effective chemical manufacturing processes. This project will allow enzymes to gain more share of the $40 billion catalyst space by scaling a patent-pending approach to keep enzymes lasting longer, decreasing their costs significantly. This project will be commercialized as a high-gross margin, recurring revenue business, supporting industrial green chemistry. The first application will be the production of flavors and fragrance molecules, relatively high value molecules that are currently produced in unsustainable, polluting processes. Ultimately, this solution will extend to higher volume, lower value chemicals for larger reductions in environmental pollution. Furthermore, the innovation will contribute to the United States by on-shoring chemical manufacturing processes that left the US due to the high environmental costs.This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will demonstrate the commercial feasibility and scalability of heterogeneous polymers to stabilize enzymes through engineered polymer-enzyme interactions. The Phase I research and development builds on the team’s prior work on enzyme stabilization in industrial chemical manufacturing and will develop ultrastable enzymes to reduce the cost of sustainable manufacturing of flavors and fragrances. While this technology has been demonstrated for several early customers at the laboratory scale, a particular focus of this project is the scale up of the manufacturing process. This manufacturing involves state-of-the-art controlled radical polymerization processes that have yet to be commercialized. Traditionally, approaches to sustainable chemical manufacturing struggle with scalability and unit costs, and therefore, this project aims to de-risk scale and cost earlier in commercialization. While this scale-up will be done earlier in commercialization, it is done in collaboration with existing customers to ensure the products at scale provide value to the companies producing fine chemicals.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目使环境可持续,低碳,化学制造与持久的酶。化学工业严重依赖不可持续的石化原料以及能源和材料效率低下的工艺。大自然可再生地产生各种各样的化学品和材料,包括从空气和阳光中获取的木材,以及青霉素等救生治疗剂。生物学通过酶--自然界的催化剂--的力量创造分子。虽然一些酶已被用于生产化学品,但酶通常寿命太短且价格昂贵,无法创建可扩展的、具有成本效益的化学品制造工艺。该项目将使酶在400亿美元的催化剂空间中获得更多份额,通过扩大正在申请专利的方法来保持酶的持续时间更长,从而显着降低其成本。该项目将作为高毛利率、经常性收入业务商业化,支持工业绿色化学。第一个应用将是生产香料和香料分子,这些分子目前在不可持续的污染过程中生产的价值相对较高。最终,这一解决方案将扩展到更高容量、更低价值的化学品,以更大程度地减少环境污染。此外,这项创新将通过将化学制造工艺转移到美国本土来为美国做出贡献。这项小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目将展示多相聚合物的商业可行性和可扩展性,通过工程聚合物-酶相互作用来稳定酶。第一阶段的研究和开发建立在该团队先前在工业化学品制造中的酶稳定化工作的基础上,并将开发超稳定酶,以降低香精香料可持续制造的成本。虽然这项技术已经在实验室规模上为几个早期客户进行了演示,但该项目的一个特别重点是扩大制造工艺。这种制造涉及尚未商业化的最先进的受控自由基聚合工艺。传统上,可持续化学品制造的方法与可扩展性和单位成本作斗争,因此,该项目旨在在商业化早期降低规模和成本的风险。虽然这一规模扩大将在商业化的早期完成,但它是与现有客户合作完成的,以确保规模化产品为精细化学品生产公司提供价值。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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