Valutazione comparativa tra filtrazione sottovuoto con coadiuvanti e filtrazione tangenziale nel trattamento di brodi di fermentazione

Questa tesi si propone di analizzare e confrontare due metodi di filtrazione alternativi: il filtro rotativo sottovuoto e la filtrazione tangenziale. La Olon S.p.A. è un’azienda internazionale, leader nello sviluppo e nella produzione di principi attivi farmaceutici (APIs). Presso gli stabilimenti produttivi di Settimo Torinese (dove è stato svolto il lavoro di questa tesi) e Capua è dislocata la divisione Olon Biotech, la quale è specializzata nella produzione di APIs per via cosiddetta “ricombinante”, ovvero attraverso la fermentazione biologica. All’interno del brodo di fermentazione, un microorganismo appositamente selezionato sintetizza la molecola desiderata e il brodo successivamente viene lavorato per isolare la molecola rimuovendo il micelio e altre impurità, garantendo così la purezza del prodotto finale. Attualmente, il filtro rotativo sottovuoto è ampiamente utilizzato nella produzione industriale per la separazione solido-liquido. Tuttavia, questo metodo presenta significativi svantaggi legati all'uso di coadiuvanti di filtrazione, che sono sostanze chimiche necessarie per migliorare l'efficienza del processo. Questi coadiuvanti sono spesso tossici e pongono gravi problemi di smaltimento, rappresentando un rischio sia per l'ambiente che per la salute umana. Per affrontare queste problematiche, è stata studiata la possibilità di adottare la filtrazione tangenziale, una tecnologia avanzata che non richiede l'uso di coadiuvanti di filtrazione, come alternativa per la purificazione di una molecola che attualmente prevede l’uso del filtro rotativo. La filtrazione tangenziale è stata testata nell’impianto pilota, utilizzando un brodo di fermentazione prodotto nel sito, con l'obiettivo di valutare la sua fattibilità e le sue prestazioni di estrazione rispetto al filtro rotativo sottovuoto attualmente in uso. Durante i test, sono stati esaminati dei parametri chiave su diversi tagli molecolari della membrana, tra cui la resa di estrazione della molecola target e la qualità del prodotto ottenuto. I risultati sperimentali hanno mostrato che la filtrazione tangenziale può offrire numerosi vantaggi rispetto al filtro rotativo sottovuoto, in particolare è stata osservata una maggiore qualità del prodotto finale, forse anche grazie alla riduzione della contaminazione da coadiuvanti. Inoltre, la filtrazione tangenziale ha dimostrato un potenziale significativo per essere scalata e integrata nei processi produttivi esistenti, riducendo al contempo i costi e l'impatto ambientale associati alla gestione dei rifiuti tossici. Tuttavia, sono state rilevate alcune sfide operative nella transizione dalla filtrazione tradizionale a quella tangenziale, che includono la necessità di ottimizzare i parametri di processo per massimizzare l'efficienza e la 5 produttività su larga scala a causa dei grandi volumi generati dalla filtrazione tangenziale. Nonostante queste difficoltà, i vantaggi potenziali rendono la filtrazione tangenziale una promettente alternativa per il futuro della produzione industriale. In conclusione, questa tesi fornisce un'analisi dettagliata e comparativa delle prestazioni dei due metodi di filtrazione, evidenziando come la filtrazione tangenziale possa rappresentare una soluzione sostenibile dal lato ambientale ed efficiente dal lato economico per superare le limitazioni del filtro rotativo sottovuoto.