Biomanufacturing:hoe biologie de productie de toekomst in drijft

Bioproductie is een van de meest intrigerende technologieën die momenteel in opkomst is, niet in de laatste plaats omdat het een beetje een paradox is:bioproductie zorgt voor ongelooflijke, ongekende technologische vooruitgang. Dit alles wordt gevoed door op de natuur gebaseerde hulpmiddelen zoals fermentatie, enzymen en micro-organismen - enkele van de oudste, meest elementaire processen die we kennen.

Biotechproductie gebruikt deze processen in plaats van traditionele synthetische, energie-intensieve processen die worden gebruikt om producten te maken, waaronder plastic, rubber, nylon, enz. In de rest van dit stuk zullen we het bioproductieproces in meer detail bekijken - inclusief specifieke productiefuncties en industrieën die het kan beïnvloeden, evenals de voordelen van biotechproductie.

Een nadere blik:details van het bioproductieproces

Biofabricage is afhankelijk van natuurlijk voorkomende processen en reacties om een ​​output te produceren - zoals een materiaal, product of chemische stof, om er maar een paar te noemen - die normaal gesproken zou worden geproduceerd via een synthetisch proces. In brede zin is bijna alle fabricage gebaseerd op het gebruik van energie, zoals warmte, om iets van vorm te veranderen. Het vermindert deze energiebehoefte enorm ten gunste van productie door natuurlijke reacties.

Ongelooflijk, het biologische proces waarop bijna alle bioproductie is gebaseerd, is een vrij algemeen proces:fermentatie. Fermentatie maakt gebruik van natuurlijk voorkomende micro-organismen en enzymen om reacties uit te voeren. Het is de bron van enkele van onze meest wijdverbreide voedingsproducten, zoals brood en bier. De functies en mogelijkheden van fermentatie zijn geen geheim geweest, aangezien het proces al duizenden jaren wordt gebruikt.

Terwijl fabrikanten zoeken naar manieren om de marges te vergroten, de duurzaamheid te vergroten en te innoveren in productiviteit, hebben onderzoekers en ingenieurs nieuwe en creatieve manieren gevonden om fermentatie te gebruiken voor productie.

Enkele van de processen waarbij bioproductie betrokken kan zijn, zijn de volgende:

• Productie van grondstoffen, waaronder plastic, papier en textiel
• Chemische productie, met behulp van fermentatie om zepen, wasmiddelen en meer te ontwikkelen
• Energieproductie, stroom opwekken uit biomassa
• Voedselverrijking en -verbetering door natuurlijke processen in tegenstelling tot additieven en conserveermiddelen

In het volgende gedeelte zullen we een bredere kijk nemen op de sectoren die door deze functies worden beïnvloed.

Biomanufacturing in alle sectoren

Voortbouwend op de hierboven beschreven voorbeelden, heeft bioproductie al invloed op een breed scala van industrieën; die impact is goed gepositioneerd om uit te breiden.

Sommige van deze industrieën omvatten:

• Bouw en constructie: Naast de hierboven beschreven fermentatievoorbeelden, wordt het op twee belangrijke manieren in de bouwsector gebruikt:
  • Biocementatie: Gebruikt micro-organismen om cement sterker te maken
  • Bioremediatie: Gebruikt micro-organismen om giftige stoffen te breken in stoffen die veilig kunnen worden verwijderd

• Elektronica: Biedt opwindende mogelijkheden in de fabricage van elektronische componenten - inclusief flexibele printplaten en aanraaksensoren, evenals interne en externe behuizingscomponenten. Biotech is in staat om flinterdunne, flexibele plastic-achtige materialen en circuits te produceren tegen een fractie van de energiekosten van traditionele materialen, wat belangrijke innovaties in de elektronicaproductie stimuleert.
• Consumentenproducten: Wordt gebruikt om allerlei soorten consumptiegoederen te produceren, zoals schoonheidsproducten, plastic producten en onderdelen, nylon, textiel, papier en meer. Het gebruik van biotechnologische processen op deze gebieden kan grote voordelen opleveren op het gebied van kosten- en afvalvermindering.
• Voedselproductie: De basis van het fermentatieproces - enzym- en micro-organismereactie - heeft een steeds groter wordend aantal toepassingen gevonden in de voedselproductie. Dit omvat:
  • Vitamine en aminozuurverrijking
  • Aanpassingen voor verbeteringen in de spijsvertering
  • Antimicrobiële stoffen die de houdbaarheid en veiligheid van voedingsproducten kunnen verlengen zonder kunstmatige conserveermiddelen
• Farmaceutisch: De farmaceutische en medische velden passen perfect bij biotechnologie. De industrie heeft gereageerd met tal van toepassingen, zoals de productie van medicijnen en vaccins, antibacteriële middelen en gecontroleerde, on-demand productie van moleculen. Misschien wel het meest opwindende is het potentieel om on-demand weefsels en zelfs organen te produceren via een "3D-print"-achtig proces, waardoor perfecte, op maat gemaakte pasvormen voor individuele patiënten worden gecreëerd.

Voordelen van bioproductie

Tot slot zullen we enkele van de belangrijkste voordelen onderzoeken die bioproductie biedt - nu en in de toekomst:

• Vermindering van energieverbruik: Zoals overal in dit stuk vermeld, vervangt bioproductie energie-intensieve processen door natuurlijk voorkomende processen waarvoor vaak alleen zonlicht en een gecontroleerde omgeving nodig zijn. Processen zoals continue bioproductie - waarbij processen doorlopend plaatsvinden na een eerste katalyse - verhogen de energie verder met een minimum aan monitoring. Lager energieverbruik en lagere kosten zijn goed voor het milieu, maar ook voor fabrikanten en consumenten.
• Meer innovatie: De vooruitgang die we zien, vertegenwoordigen opwindende nieuwe grenzen - overal, van de elektronica in onze zakken tot medische ontwikkelingen die van invloed kunnen zijn op de volksgezondheid voor de wereld. De mogelijkheden van deze technologie - samen met het minimale energieverbruik dat nodig is voor onderzoek en testen - bieden onze beste geesten het ideale startpunt om te innoveren in tal van industrieën en toepassingen.
• Duurzaamheid: Naast een lager energieverbruik, zijn materialen en producten die door middel van biotechnologie zijn gemaakt, gemakkelijker en veiliger te recyclen en weg te gooien. De duurzaamheid van bioproductie op lange termijn kan mogelijk een oplossing bieden voor veel van de huidige problemen van afvalverwerking en giftig materiaal.

Biofabricage is echt een van de meest opwindende ontwikkelingen in de productie van vandaag, met zijn vele toepassingen en voordelen duidelijk. Het is alleen klaar om verder te gaan.