A indústria farmacêutica é um dos setores mais relevantes da economia atual. Por mais de um século, a produção farmacêutica dependeu da produção em lote, mas falta agilidade, flexibilidade e robustez para atender aos desafios de hoje. Com uma população em crescimento exponencial e recursos em rápida diminuição, a indústria farmacêutica é confrontada com ameaças à saúde pública, como a escassez de medicamentos. Além das limitações da tecnologia de batelada para aumentar a produção, a indústria farmacêutica é responsável por grandes quantidades de resíduos. Para ela Ph.D. pesquisa, Olivia Morales Gonzalez olhou para novas abordagens de processo que podem superar essas limitações na indústria farmacêutica.
Plataformas de fabricação alternativas são necessárias para superar os desafios ambientais e econômicos presentes e futuros na indústria farmacêutica. Olivia Morales Gonzalez investigou novas plataformas de processo, como extração reativa com líquidos iônicos, nanorreatores poliméricos e novas janelas de processo.

Morales Gonzalez realizou avaliações de ciclo de vida e avaliações técnico-econômicas para identificar pontos críticos nesses conceitos de processo antes de sua implementação industrial e, a partir de sua pesquisa, Morales Gonzalez sugere uma série de otimizações.

Processamento contínuo

Em primeiro lugar, Morales Gonzalez avaliou novas janelas de processo analisando a avaliação do ciclo de vida da produção de vitamina D3. As novas janelas de processo são uma nova maneira de projetar processos para impulsionar a tecnologia de microprocessos para a produção de produtos químicos finos de alto valor agregado usando condições adversas (por exemplo, alta temperatura e pressão). Essa vitamina foi escolhida para a pesquisa por ser um nutriente muito comum e necessário produzido e consumido em todo o mundo.

Além disso, as novas janelas de processo foram comparadas com vários processos em lote. A vitamina D3 é produzida continuamente em microrreatores (ou seja, microfluxo) e combina fotoirradiação UV e processamento de alta pressão e alta temperatura (fotoirradiação-alta pressão e temperatura). Em seguida, a cristalização contínua purifica o produto.

Os processos foram modelados com o software de simulação de processo ASPEN Plus usando dados de primeiro plano da configuração contínua experimental e dados de fundo de diferentes patentes. O impacto ambiental do processo contínuo se deve principalmente ao uso de acetonitrila e éter metil terciário-butílico (t-BME), que são ambos solventes.

Em comparação com os processos descontínuos, o processo contínuo oferece uma redução significativa em termos de impacto ambiental. Mesmo considerando as altas taxas de reciclagem (95%) do solvente em cenários de lote, o impacto é pelo menos o dobro. Além disso, é necessário reciclá-los sem etapas adicionais de purificação.

Avaliação tecnoeconômica

Em seguida, Morales Gonzalez realizou uma avaliação técnico-econômica da produção de nano-agregados de enzimas reticuladas (c-CLEnA) em escala laboratorial. Estas são vesículas poliméricas em forma de tigela que foram utilizadas como suportes, com a vantagem de alta retenção de atividade e facilidade de reciclagem.

O suporte representa uma grande fração do custo no caso de processos enzimáticos. Assim, Morales Gonzalez avaliou a produção para encontrar pontos quentes que pudessem ser otimizados. O custo estimado por 0,5 ml de c-CLEnA carregado com CalB é de € 139, e isso é impulsionado principalmente pelas despesas de capital (custos relacionados à compra de ativos fixos, como equipamentos). Este custo foi comparado com os suportes reticulados tradicionais, cuja produção é mais simples em comparação com c-CLEnA, mas mais resultados de vazamento. Morales Gonzalez descobriu que a c-CLEnA precisa ser reciclada cerca de 20 vezes para obter qualquer tipo de benefício econômico. Por fim, foram discutidas as mudanças de processo quanto ao impacto no custo de produção.

Fábrica de solventes funcional

Por fim, é introduzido o conceito de Fábrica de Solventes Funcional (FSF) e a solubilidade, que é o seu principal KPI. Um estudo de caso (para a síntese de benzil azida) avaliou o uso combinado de extração reativa com líquidos iônicos. Este estudo de caso foi baseado na literatura devido ao baixo nível de prontidão tecnológica (TRL) deste conceito. Dois modelos para o FSF foram criados usando o software ASPEN Plus. Em seguida, o conceito foi comparado com outras duas alternativas de processo, de última geração (lote) e sem solvente (contínuo). Uma avaliação do ciclo de vida foi realizada para comparar e identificar os pontos quentes. Pontos quentes são os processos e atividades no ciclo de vida que têm uma grande contribuição para o impacto ambiental total. Identificá-los ajuda no processo de tomada de decisão de projetar processos de produção ideais.

Os resultados mostram que o impacto ambiental de ambos os casos FSF é maior do que os casos de referência. Em particular, o caso sem solvente resultou no menor impacto ambiental. Apesar dos resultados, o foco da pesquisa foi coletar os dados necessários para as etapas posteriores de desenvolvimento e para outras fábricas de solventes.

Para trazer essa plataforma ao mercado, é necessário otimizar o uso de líquidos iônicos, baixo uso de solventes, baixas temperaturas de processamento, alta reciclabilidade e evitar a contaminação dos líquidos iônicos. Morales Gonzalez conclui que esses indicadores de desempenho influenciarão os desenvolvimentos futuros desta plataforma.

Morales Gonzalez também abordou as incertezas do estudo de caso anterior, particularmente os cenários FSF. A aplicação de uma avaliação do ciclo de vida em estágios iniciais de desenvolvimento é mais desafiadora em comparação com tecnologias não comercializadas. Muitas incertezas surgem de dados ausentes ou imprecisos, variabilidade temporal e espacial e imprecisão dos modelos, entre outros fatores.

Para lidar com essas incertezas, parâmetros estocásticos com distribuições de probabilidade em vez de valores fixos e propagação da amostragem foram conduzidos usando simulações de Monte Carlo. Em seguida, a abordagem de área de sobreposição foi usada para avaliar os resultados dessas ACVs comparativas. Isso gerou um resultado diferente em relação à ACV determinista, pois a similaridade em ambos os casos é maior em relação aos resultados anteriores. Além disso, destacou a necessidade de abordar o uso correto de líquidos iônicos. + Explorar mais

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