Biofabrication :comment la biologie propulse la fabrication vers l'avenir

La bioproduction est l'une des technologies à la hausse les plus fascinantes aujourd'hui, notamment parce qu'elle présente un peu un paradoxe :la bioproduction est à l'origine d'avancées technologiques incroyables et sans précédent. Tout cela tout en étant alimenté par des outils basés sur la nature tels que la fermentation, les enzymes et les micro-organismes - certains des processus les plus anciens et les plus élémentaires que nous connaissons.

La fabrication biotechnologique utilise ces processus à la place des processus synthétiques traditionnels à forte intensité énergétique utilisés pour créer des produits tels que le plastique, le caoutchouc, le nylon, etc. Dans le reste de cet article, nous examinerons plus en détail le processus de biofabrication, y compris des les fonctions de fabrication et les industries qu'elle peut avoir un impact, ainsi que les avantages de la fabrication biotechnologique.

Un examen plus approfondi :Détails du processus de biofabrication

La biofabrication s'appuie sur des processus et des réactions naturels pour produire un extrant - tel qu'un matériau, un produit ou un produit chimique, pour n'en nommer que quelques-uns - qui serait normalement produit par un processus synthétique. Au sens large, presque toute la fabrication est basée sur l'utilisation d'énergie, telle que la chaleur, pour changer la forme de quelque chose. Il réduit considérablement ce besoin énergétique au profit d'une production par des réactions naturelles.

Incroyablement, le processus biologique sur lequel presque toute la bioproduction est basée est assez courant :la fermentation. La fermentation utilise des micro-organismes et des enzymes naturels pour effectuer des réactions. C'est la source de certains de nos produits alimentaires les plus répandus, comme le pain et la bière. Les fonctions et les capacités de la fermentation ne sont pas un secret, car le processus est utilisé depuis des milliers d'années.

Alors que les fabricants cherchent des moyens d'augmenter leurs marges, d'améliorer la durabilité et d'innover en matière de productivité, les chercheurs et les ingénieurs ont identifié des façons nouvelles et créatives d'utiliser la fermentation pour la fabrication.

Certains des processus dans lesquels la bioproduction peut être impliquée sont les suivants :

• Production de matières premières, y compris les plastiques, le papier et les textiles
• Production chimique, utilisant la fermentation pour développer des savons, des détergents et plus encore
• Production d'énergie, production d'électricité à partir de biomasse
• Enrichissement et amélioration des aliments par des processus naturels par opposition aux additifs et aux conservateurs

Dans la section suivante, nous allons avoir une vue plus large des industries qui sont impactées par ces fonctions.

Biofabrication dans toutes les industries

En s'appuyant sur les exemples décrits ci-dessus, la bioproduction a déjà un impact sur un large éventail d'industries; cet impact est bien placé pour s'étendre.

Certaines de ces industries incluent :

• Bâtiment et construction : Au-delà des exemples de fermentation décrits ci-dessus, il est utilisé dans l'industrie de la construction de deux manières principales :
  • Biocémentation : Utilise des micro-organismes pour renforcer le ciment
  • Bioremédiation : Utilise des micro-organismes pour décomposer les substances toxiques en substances pouvant être éliminées en toute sécurité

• Électronique : Présente des possibilités passionnantes dans la fabrication de composants électroniques, y compris des circuits imprimés flexibles et des capteurs tactiles ainsi que des composants de boîtier internes et externes. La biotechnologie est capable de produire des matériaux et des circuits souples et fins comme du papier à une fraction du coût énergétique des matériaux traditionnels, ce qui stimule des innovations majeures dans la fabrication de produits électroniques.
• Produits de consommation : Utilisé pour produire toutes sortes de biens de consommation - par exemple, produits de beauté, produits et composants en plastique, nylon, textiles, papier, etc. L'utilisation de procédés biotechnologiques dans ces domaines peut apporter des avantages majeurs en termes de réduction des coûts et des déchets.
• Fabrication alimentaire : La base du processus de fermentation - la réaction des enzymes et des micro-organismes - a trouvé une suite d'utilisations en constante expansion dans la fabrication des aliments. Cela inclut :
  • Enrichissement en vitamines et en acides aminés
  • Modifications pour améliorer la digestion
  • Antimicrobiens pouvant prolonger la durée de conservation et la sécurité des produits alimentaires sans conservateurs artificiels
• Pharmaceutique : Les domaines pharmaceutique et médical sont des choix naturels pour la biotechnologie. L'industrie a répondu avec de nombreuses applications telles que la production de médicaments et de vaccins, les antibactériens et la production contrôlée de molécules à la demande. Le plus excitant est peut-être le potentiel de produire des tissus et même des organes à la demande grâce à un processus de type « impression 3D », créant des ajustements personnalisés parfaits pour chaque patient.

Avantages de la bioproduction

Pour conclure, nous allons explorer quelques-uns des principaux avantages offerts par la bioproduction, aujourd'hui et à l'avenir :

• Réduction de la consommation d'énergie : Comme mentionné tout au long de cet article, la bioproduction remplace les processus énergivores par des processus naturels qui ne nécessitent souvent que la lumière du soleil et un environnement contrôlé pour être initiés. Des processus tels que la biofabrication continue - où les processus se produisent de manière continue après une catalyse initiale - augmentent encore l'énergie avec un minimum de surveillance. La réduction de la consommation d'énergie et des coûts profite à l'environnement, ainsi qu'aux fabricants et aux consommateurs.
• Innovation accrue : Les progrès auxquels nous assistons représentent de nouvelles frontières passionnantes - partout, de l'électronique dans nos poches aux développements médicaux qui peuvent avoir un impact sur la santé publique dans le monde. Les possibilités de cette technologie, ainsi que la consommation d'énergie minimale requise pour la recherche et les tests, offrent à nos meilleurs esprits le point de départ idéal pour innover dans de nombreuses industries et utilisations.
• Durabilité : En plus de réduire la consommation d'énergie, les matériaux et produits créés grâce à la biotechnologie sont plus faciles et plus sûrs à recycler et à éliminer. La durabilité à long terme de la bioproduction peut être en mesure de résoudre bon nombre des problèmes actuels d'élimination des déchets et des matières toxiques.

La biofabrication est vraiment l'un des développements les plus passionnants de la fabrication aujourd'hui, avec ses nombreuses utilisations et avantages évidents. Il est seulement prêt à continuer d'avancer.