Ας μιλήσουμε για Βιοτεχνολογία...
Η Βιοτεχνολογία αποτελεί ένα ραγδαία αναπτυσσόμενο σύνθετο επιστημονικό κλάδο ο οποίος στοχεύει στην παραγωγή χρήσιμων ή εμπορικά αξιοποιήσιμων προϊόντων και για την παροχή υπηρεσιών προς όφελος του ανθρώπου με την χρήση μικροοργανισμών όπως ένζυμα κ.α.
Η βιοτεχνολογία μας βοηθά να αντιμετωπίσουμε πολλά προβλήματα όπως μολυσματικές ασθένειες, βελτίωση της ποιότητας των τροφίμων, έλλειψη ορυκτών καυσίμων κ.λπ. Καθώς ο πληθυσμός αυξάνεται και οι φυσικοί πόροι μειώνονται, η βιοτεχνολογία μας βοηθά να βρούμε εναλλακτικές πηγές.
Η βιοτεχνολογία διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην κάλυψη των αναγκών της καθημερινότητάς μας και παρέχει υπηρεσίες σχεδόν σε κάθε τομέα, όπως η υγειονομική περίθαλψη, η βιομηχανία τροφίμων, η οινοποίηση, τα γαλακτοκομικά προϊόντα, η κλωστοϋφαντουργία κ.α.
10 Καθημερινές χρήσεις της Βιοτεχνολογίας.
Η Βιομηχανική Βιοτεχνολογία χρησιμοποιεί ένζυμα για την παραγωγή προϊόντων βιολογικής βάσης όπως χημικά, συστατικά, απορρυπαντικά, υλικά και βιοκαύσιμα.
Η παραγωγή αλκοόλ είναι μια από τις πιο βασικές εφαρμογές της βιομηχανικής βιοτεχνολογίας. Για παράδειγμα, η μπύρα παρασκευάζεται από νερό, μια πηγή αμύλου όπως το κριθάρι, τη μαγιά μπύρας και ένα άρωμα όπως ο λυκίσκος. Το άμυλο στο κριθάρι πρέπει να μετατραπεί σε ζάχαρη με ένζυμα (τα οποία ενεργοποιούνται όταν το κριθάρι βύνεται) και στη συνέχεια να ζυμωθεί (η μαγιά της μπύρας μεταβολίζει τα σάκχαρα για να παράγει αλκοόλ και διοξείδιο του άνθρακα). Τα ένζυμα και τα μικρόβια είναι δύο κοινά εργαλεία που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική βιοτεχνολογία.
Τα βιοκαύσιμα πρώτης γενιάς παράγονται με ζύμωση σακχάρων φυτικής προέλευσης σε αιθανόλη, χρησιμοποιώντας παρόμοια διαδικασία με αυτή που χρησιμοποιείται στην παραγωγή μπύρας και κρασιού, ή με μετατροπή φυτικών ελαίων σε βιοντίζελ. Απαιτεί καλλιέργειες όπως ζαχαροκάλαμο, καλαμπόκι, σιτάρι, ελαιοκράμβη ή ζαχαρότευτλα. Τα βιοκαύσιμα, όπως η βιοαιθανόλη και το βιοντίζελ, αναμιγνύονται με βενζίνη και ντίζελ για να πληρούν τη νομοθεσία για τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Η ανάμειξη βιοκαυσίμων σε καύσιμα οδικών μεταφορών μπορεί να μειώσει τον αντίκτυπό τους στον άνθρακα. Η οδηγία για την ποιότητα των καυσίμων επιτρέπει την ανάμειξη έως και 10 % αιθανόλης στη βενζίνη. Η μείωση του αποτυπώματος άνθρακα με την παραγωγή αεροπορικών καυσίμων από πρώτες ύλες που βασίζονται σε βιολογικά είναι επίσης σε μεγάλο βαθμό σε εξέλιξη, με βιοδιυλιστήρια να κατασκευάζονται για την παραγωγή εναλλακτικών καυσίμων χαμηλών εκπομπών άνθρακα αντί των καυσίμων αεριωθουμένων που προέρχονται από ορυκτά καύσιμα.
Τέτοια προϊόντα προέρχονται είτε απευθείας από κύτταρα, είτε παράγονται χρησιμοποιώντας ένζυμα που λαμβάνονται από κύτταρα. Κατά κάποιον τρόπο, τα κύτταρα είναι βιοεργοστάσια, με γραμμές παραγωγής ενζύμων (εργαζομένων) που συναρμολογούν το επιθυμητό προϊόν μας. Μπορούμε είτε να χρησιμοποιήσουμε ολόκληρο το εργοστάσιο είτε μόνο συγκεκριμένους εργάτες για να παράγουμε αυτό που θέλουμε, δηλαδή ολόκληρα κύτταρα ή μεμονωμένα ένζυμα.
Εκτός από τη χρήση τους ως εργαλεία για την παραγωγή βιοτεχνολογικών προϊόντων, τα κύτταρα και τα ένζυμα μπορούν επίσης να είναι και τα ίδια προϊόντα βιοτεχνολογίας. Για παράδειγμα: τα προβιοτικά γιαούρτια και τα μπιφτέκια που δεν περιέχουν σόγια περιέχουν μικροβιακά κύτταρα. και τα ένζυμα χρησιμοποιούνται σε απορρυπαντικά πλυσίματος, επεξεργασία τροφίμων, καλλυντικά και πολλά άλλα.
Παραδοσιακά, η βιομηχανική ζάχαρη που χρησιμοποιείται για τη μικροβιακή ζύμωση εξάγεται από καλλιέργειες δημητριακών, ωστόσο μόνο ένα μικρό ποσοστό της καλλιέργειας χρησιμοποιείται, καθώς η πλειονότητα των σακχάρων δεν είναι προσβάσιμη στις παραδοσιακές διεργασίες. Το υπόλοιπο κλάσμα είναι γνωστό ως λιγνοκυτταρινική βιομάζα και γενικά απορρίπτεται. Η ανάπτυξη συνεχίζεται για την πρόσβαση στα σάκχαρα που βρίσκονται εγκλωβισμένα σε πρώτες ύλες που προέρχονται από απόβλητα, όπως γεωργικά υπολείμματα, δασικά υπολείμματα και απόβλητα μετά την κατανάλωση.
Τα βιοπλαστικά, κατασκευασμένα από βιοπολυμερή, χρησιμοποιούνται ήδη σε πλαστικές συσκευασίες τροφίμων, θήκες κινητών τηλεφώνων, γυαλιά ηλίου, στυλό και συσκευασίες προσωπικής φροντίδας για προϊόντα όπως σαμπουάν και μαλακτικά. Η CPI διερευνά άλλες πιθανές εφαρμογές για προϊόντα όπως οι ηλεκτρικές σκούπες Dyson.
Τα υφάσματα χρησιμοποιούνται για το μεγαλύτερο μέρος αυτού του αιώνα και η δεξαμενή ζύμωσης είναι πιθανώς η παλαιότερη γνωστή διαδικασία βαφής.
Ο πολυεστέρας είναι μια συνθετική πολυμερής ίνα που παράγεται από ορυκτά καύσιμα και χρησιμοποιείται για την κατασκευή ρούχων, κουβερτών, χαλιών και άλλων υφασμάτων. Πολλά βιοχημικά χρησιμοποιούνται επίσης στην παραγωγή βαφών, μαυριστικών παραγόντων, νάιλον και πολυεστέρα, τα οποία είναι όλα ζωτικής σημασίας υλικά για την παραγωγή υφασμάτων για χαλιά, ρούχα και ταπετσαρίες.
Στο μέλλον, πολλά διαφορετικά καταναλωτικά προϊόντα θα περιέχουν υλικά που προέρχονται από πρώτες ύλες βιολογικής βάσης. Οι βιοχημικές ουσίες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε διαδικασίες για τη διαμόρφωση προϊόντων προσωπικής φροντίδας, όπως μακιγιάζ, σαμπουάν και περιποίησης δέρματος. Οι εκχυλισμένες ίνες κυτταρίνης είναι απορροφητικές και σκληρές και μπορούν να εξαχθούν από πρώτες ύλες για χρήση σε σύνθετα υλικά ως αντικατάσταση του γυαλιού και σε πολλές εφαρμογές όπου απαιτείται απορροφητικότητα, όπως χρήση σε πάνες, απορρίμματα γατών και προϊόντα υγιεινής.
Το αέριο από τα βιοδιυλιστήρια μπορεί να καεί για να παράγει θερμότητα και ενέργεια. Το μεθάνιο μπορεί να εγχυθεί απευθείας στο δίκτυο αερίου για τη θέρμανση των σπιτιών και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα βιοδιυλιστήριο θα παράγει αρκετή ενέργεια και θερμότητα για να καλύψει το δικό του παρασιτικό φορτίο και επίσης θα είναι καθαρός εξαγωγέας στο δίκτυο.
Ενέργεια μπορεί επίσης να παραχθεί από τα φύκια ως βιοκαύσιμο. Τα φύκια χρησιμοποιούν φωτοσύνθεση για να καλλιεργήσουν φύκια πλούσια σε λάδι σε ελεγχόμενες συνθήκες. Οι διακυμάνσεις των τιμών του πετρελαίου, η παγκόσμια εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα και γεωργικά χημικά έχουν πυροδοτήσει το ενδιαφέρον για την καλλιέργεια φυκιών. Τα φύκια μπορούν να αναπτυχθούν σε περιοχές που δεν είναι κατάλληλες για γεωργία και επομένως δεν επηρεάζουν τις καλλιέργειες τροφίμων. Η CPI εργάζεται σε έργα που επιτρέπουν στη βιομάζα από τα φύκια να ανακυκλώνεται και να χρησιμοποιείται για την παραγωγή μεγάλης ποικιλίας προϊόντων όπως βιοαιθανόλη, βιοφαρμακευτικά, βιοαέριο και κομπόστ για τη φυτική παραγωγή.
Η βιομηχανία τροφίμων και ποτών χρησιμοποιεί πολλά προϊόντα που μπορούν να παραχθούν με χρήση βιοχημικών – από βιοπλαστικά που χρησιμοποιούνται ευρέως για συσκευασία σε σούπερ μάρκετ μέχρι γεύσεις, αρώματα, γλυκαντικά, ξινιστικούς παράγοντες και ρυθμιστές οξύτητας που χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα προϊόντων διατροφής.
Τα βιοδιυλιστήρια μπορούν επίσης να εξάγουν ουδετερικά, όπως συμπληρώματα διατροφής και φυτικά προϊόντα, ενώ ειδικές χημικές ουσίες μπορούν ακόμη και να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν στην ωρίμανση των φρούτων έτοιμα προς πώληση.
Η βιομηχανική βιοτεχνολογία μπορεί να προσφέρει μια σημαντική ευκαιρία για την ανάπτυξη φαρμάκων που ήταν δύσκολο να παραχθούν με άλλα μέσα λόγω ζητημάτων καθαρότητας. Η βιοεπεξεργασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων οδών για τη μετατροπή πρώτων υλών χαμηλού κόστους σε προϊόντα υψηλής αξίας, συμπεριλαμβανομένων των ενεργών φαρμακευτικών προϊόντων και των ενδιάμεσων προϊόντων τους.
Εάν αυτή η λίστα προορίζεται να κάνει ένα πράγμα και μόνο, θα πρέπει να σας κάνει να συνειδητοποιήσετε πόσο σημαντική είναι η βιομηχανική βιοτεχνολογία, όχι μόνο στην καθημερινή μας ζωή αλλά και στη βελτίωση του τρόπου ζωής μας. Η τεχνολογία εξελίσσεται συνεχώς μαζί με το οικονομικό μας τοπίο, με το National Industrial Biotechnology Facility της CPI έχουμε ήδη δει πολλές εταιρείες να εμπορευματοποιούν προϊόντα μέσω καθαρής βιοτεχνολογίας και με το πρόσφατο άνοιγμα της μονάδας αερίου C 1 ελπίζουμε να δούμε πολλές άλλες να κάνουν αυτό το συναρπαστικό πορεία προς μια βιώσιμη οικονομία.