تبلیغات
وبلاگ حرفه و فن مدرسه شاهد حکیم - كاربردهای زیست فناوری در صنعت و معدن
تاریخ : چهارشنبه 10 فروردین 1390 | 11:21 ب.ظ | نویسنده : sadegh dashti

 - مقدمه

 آنچه امروزه كشوری را توسعه یافته و یا عقب مانده معرفی می‌كند، میزان بهره گیری از فناوری در ابعاد مختلف توسعه، بخصوص توسعه تكنولوژی است. توسعه در شرایط فعلی جهان، بدون دستیابی به فناوری پیشرفته امكان پذیر نیست.

بقیه را در ادامه ی مطلب مشاهده کنید......

                                                        با تشکر از حسین دیبایی


تفاوتی كه امروز بین جهان در حال توسعه و جهان توسعه یافته وجود دارد، براساس سرمایه، حجم تجارت، منابع طبیعی و حتی تجهیزات صنعتی نیست، بلكه معیار اصلی تفاوت بین دنیای پیشرفته صنعتی و جهان غیر صنعتی، فناوری و به ویژه فناوری پیشرفته است. چه بسا كشورهایی بدون بهره مندی از منابع غنی و سرمایه‌های كلان، تنها با رشد تكنولوژی خود توانسته اند به قدرت اقتصادی در دنیا مبدل شوند. بنابراین فناوری پیشرفته، جایگاه ویژه ای دارد و ما باید در كنار توسعه انسانی، توسعه فرهنگی، توسعه اقتصادی و توسعه علمی، به این مهم توجه داشته باشیم.

ایران كشوری است كه از منابع طبیعی غنی، موقعیت استراتژیك جغرافیایی و نیروی انسانی متخصص و كارآمد برخوردار است. این عوامل در كنار محیط و فضای مناسب كسب و كار و حمایت دولت از كارآفرینی، توسعه فناوری و تسهیل برقراری ارتباطات علمی و تكنولوژیك با دنیای پیشرفته می‌تواند نویدبخش صنعت و تجارت پویا و مؤثر در عرصه جهانی باشد.

نظام جمهوری اسلامی ایران به توسعه صنایع پیشرفته، به‌عنوان یكی از مهمترین محورهای توسعه اقتصادی و همگام شدن با تحولات تكنولوژیك جهانی می‌نگرد. بدین‌ترتیب در سطوح قانونگذاری، در برنامه سوم توسعه براهمیت و جایگاه توسعه صنایع پیشرفته پرداخته و در قانون برنامه چهارم توسعه برآن تأكید شده است.

صنعت زیست فناوری در بخش صنایع نوین از جایگاه و ویژگی خاصی برخوردار است. این صنعت، رشته‌های علمی و نگرش جدیدی را به‌همراه آورده كه در كمتر از سه دهه، سرعت رشد و توسعه در زمینه‌های كاربردی آن شگفت‌آور می‌نماید. در جهان كنونی فرآورده‌های حاصل از زیست فناوری سبب دگرگونی در زندگی اجتماعی انسان در ابعاد مختلف از بهبود در سلامت و بهداشت جامعه تا افزایش محصولات كشاورزی و ایجاد محیط زیستی پاك شده است. بنابراین می‌توان زیست فناوری را از تكنولوژی‌های مهم و آینده‌ساز دانست كه خود معلول توانایی‌ها و حوزه عمل وسیع آن می‌باشد.

علیرغم ركود اقتصادی كه در سال 2003 بر عرصه زیست فناوری سایه افكنده بود در سالهای 2004 و 2005 مجددا سیل سرمایه‌گذاری در جهان به سوی این تكنولوژی روی آورده است، بطوریكه پیش‌بینی می‌شود ارزش بازار جهانی حاصل از این فناوری از 31 میلیارد دلار در سال 1997 به 120 میلیارد دلار در سال 2010 برسد. بدین‌ترتیب براساس آمار ارائه شده، نرخ رشد پایه در صنعت زیست فناوری بیش از 15% در سال می‌باشد كه یكی از بالاترین نرخ‌های رشد را در بین صنایع داراست و این خود شاهدی است بر اهمیت صنعت فوق و تأثیر آن بر اقتصاد جهانی.

فناوری

توانایی طراحی، توسعه و ساخت مصنوعات یا ارائه خدماتی می باشد كه تامین كننده تقاضا و نیازهای انسانی است. به طور كلی می‌توان چنین تصور كرد كه فناوری از چهار جزء اصلی تشكیل شده است: انسان افزار، فن افزار، اطلاعات افزار و سازمان افزار این چهار جز بر یكدیگر اثر متقابل داشته و پیشرفت متناسب و مستمر این عناصر، توسعه فناوری را ایجاد می‌نماید. به بیان دیگر توسعه فناوری زمانی اتفاق می‌افتد كه این اجزا، تعاملی مناسب داشته باشند و فعالانه عمل كنند.

زیست فناوری

گستردگی و تنوع كاربردهای زیست فناوری، تعریف و توصیف آنرا كمی مشكل و متنوع ساخته است. برخی آن را مترادف میكروبیولوژی صنعتی و استفاده از میكروارگانیسم ها می‌دانند و برخی آنرا معادل مهندسی ژنتیك تعریف می‌كنند. بیو تکنولوژی (Biotechnology) ، یک کلمه مرکب است که از دو کلمهBio و Technology تشکیل شده است. Bio به معنای حیات به کارمی رود .برای Technology نیز تعارف گوناگونی وجود دارد از جمله: « تکنولوژی ، عالیترین دستاورد عینیت و ذهنیت بشری است.» و یا « تکنولوژی ، تبلور کار انسان در ابزا ر است.» در جستجوی تعریف بیوتکنولوژی به سادگی می توان به تعارف بالا مراجعه کرده و به صورت خلاصه ترجمه « صنایع زیستی »را برای لغت بیوتکنولوژی ارائه داد. اما صنایع زیستی به چه معناست و چه کاربردها و چه توانایی هایی دارد؟ به این منظور به طور كلی

می توان تعاریف زیر را برای زیست فناوری ارائه داد:

1ـ بیوتکنولوژی مجموعه‌ای از متون و روش‌ها است که برای تولید، تغییر و اصلاح فرآورده‌ها، به نژادی گیاهان و جانوران و تولید میکروارگانیسم‌ها برای کاربرد‌های ویژه، از ارگانیسم‌های زنده استفاده می‌کند.
2ـ کاربرد روش‌های علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به کمک عوامل بیولوژیک (میکروارگانیسم‌ها، یاخته‌های گیاهی و جانوری و آنزیم‌ها) برای تولید کالاها و خدمات در کشاورزی، صنایع غذایی و دارویی و پزشکی.
3ـ مجموعه‌ای از فنون و روش‌ها که در آن از ارگانیسم‌های زنده یا قسمتی از آن‌ها در فرایندهای تولید، تغییر و بهینه‌سازی گیاهان و جانوران استفاده می‌شود.

4ـ کاربرد تکنیک‌های مهندسی ژنتیک در تولید محصولات کشاورزی، صنعتی، درمانی و تشخیص با کیفیت بالاتر و قیمت ارزان‌تر و محصول بیشتر و کم خطرتر

5ـ استفاده از سلول زنده یا توانایی‌های سلول‌های زنده یا اجزای آن‌ها و فرآوری و انتقال آن‌ها به صورت تولید در مقیاس انبوه

6ـ بهره‌برداری تجاری از ارگانیسم‌ها یااجزای آن‌

7ـ کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک در تولید یا دست‌کاری میکروارگانیسم‌ها و ارگانیسم‌

8ـ علم رام کردن و استفاده از میکروارگانیسم‌ها در راستای منافع انسان

تعاریف بالا از بیوتکنولوژی هر کدام به تنهایی توصیف کاملی از بیوتکنولوژی نیست ولی با قدر مشترک گرفتن از آن‌ها می‌توان به تعریف جامعی از بیوتکنولوژی دست یافت. هر چند كه با گذشت زمان دانشمندان به مفاهیم مشتركی در مورد تعریف زیست فناوری نزدیك شده اند اما هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه ای از زیست فناوری ارائه می‌دهد. علت این حقیقت را باید در ماهیت زیست فناوری یافت.

بیوتکنولوژی همانند زیست‌شناسی، ژنتیک یا مهندسی بیوشیمی یک علم پایه یا کاربردی نیست که بتوان محدوده و قلمرو آن را به سادگی تعریف کرد. بیوتکنولوژی شامل حوزه‌ای مشترک از علوم مختلف است که در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم با یکدیگر به وجود آمده است. بیوتکنولوژی معادل زیست‌شناسی مولکولی، مهندسی ژنتیک، مهندسی شیمی یا هیچ یک از علوم سنتی و مدرن موجود نیست، بلکه پیوند میان این علوم در جهت تحقق بخشیدن به تولید بهینه‌ی یک محصول حیاتی (زیستی) یا انجام یک فرآیند زیستی به روش‌‌های نوین و دقیق با کارآیی بسیار بالا می‌باشد.بیوتکنولوژی را می‌توان به درختی تشبیه کرد که ریشه‌های آن تناور آن را علومی بعضاً با قدمت زیاد مانند زیست ‌شناسی به ویژه زیست‌شناسی مولکولی، ژنتیک،‌میکروبیولوژی، بیوشیمی، ایمونولوژی، شیمی، مهندسی شیمی، مهندسی بیوشیمی، گیاه‌شناسی، جانور شناسی، داروسازی، کامپیوتر و ... تشکیل می‌دهند، لیکن شاخه‌های این درخت که کم و بیش به تازگی روییدن گرفته‌اند و هر لحظه با رشد خود شاخه‌های فرعی بیشتری را به وجود می‌آورند بسیار متعدد و متنوع بوده که فهرست کردن کامل آنها در این نوشته را ناممکن می‌سازد.

تقسیم‌بندی بیوتکنولوژی به شاخه‌های مختلف نیز برحسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می‌کند و در رایج‌ترین تقسیم‌بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتکنولوژی استفاده می‌کنند و نام شاخه‌ای از بیوتکنولوژی را بدین ترتیب وضع می‌کنند. مانند: بیوتکنولوژی پزشکی که از تلاقی بیوتکنولوژی با علم پزشکی به وجود آمده است یا بیوتکنولوژی کشاورزی که کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی را نشان می‌دهد. بدین ترتیب می‌‌توان از بیوتکنولوژی داروییPharmaceutical Biotechnology بیوتکنولوژی میکروبی Microbial Biotechnology، بیوتکنولوژی دریا Marine Biotech ، بیوتکنولوژی قضایی یا پزشکی قانونی Forensic Biotech، بیوتکنولوژی محیطی Environmental Biotech، بیوتکنولوژی غذایی بیوانفورماتیک ، بیوتکنولوژی صنعتی Industrial، بیوتکنولوژی نفت، بیوتکنولوژی تشخیصی و ... نام برد.

این شاخه‌های متعدد در عمل، همپوشانی‌ها و پیوندهای متقاطع زیادی دارند و باز به دلیل ماهیت همه جانبه بودن بیوتکنولوژی نمی‌توان در این مورد نیز به ضرس قاطع محدوده‌هایی را برای آن‌ها تعیین نمود. گستردگی کاربرد بیوتکنولوژی در قرن بیست و یکم به حدی است که اقتصاد، بهداشت، درمان محیط زیست، آموزش، کشاورزی، صنعت، تغذیه و سایر جنبه‌های زندگی بشر را تحت‌تأثیر شگرف خود قرار خواهد داد. به همین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست و یکم را "قرن بیوتکنولوژی" نام‌گذاری کرده‌اند.

در تقسیم بندی زمانی می‌توان سه دوره برای تكامل زیست فناوری قائل شد:

1) دوره تاریخی

در این دوره كه بشر با استفاده ناخود آگاه از فرایندهای زیستی به تولید محصولات تخمیری مانند نان، مشروبات الكلی، لبنیات، ترشی جات، سركه و غیره می‌پرداخت. در شش هزار سال قبل از میلاد مسیح، سومریان و بابلیها از مخمرها در مشروب سازی استفاده كردند. مصریها در حدود چهار هزار سال قبل با كمك مخمر و خمیر مایه، نان می‌پختند. در این دوران فرایندهای ساده و اولیه زیست فناوری و بویژه تخمیر توسط انسان بكار گرفته می‌شد.

 2) دوره میانی

در این دوره كه با استفاده آگاهانه از تكنیكهای تخمیر و كشت میكرو ارگانیسم ها در محیط‌های مناسب و متعاقباً استفاده از فرمنتورها در تولید آنتی بیوتیكها، آنزیمها، اجزاء مواد غذایی، مواد شیمیایی آلی و سایر تركیبات، بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید. در این دوره این بخش از علم به نام میكرو‌بیولوژی صنعتی معروف بود و هم اكنون نیز روند استفاده از این فرایندها در زندگی انسان ادامه دارد. لیكن پیش بینی می‌شود به تدریج با استفاده از تكنیكهای زیست فناوری نوین بسیاری از فرآیند‌های فوق نیز تحت تاثیر قرار گرفته و به سمت بهبود و كارآیی بیشتر تغییر ‌یابد.

 3) دوره نوین زیست فناوری

در این دوره زیست فناوری با كمك علم ژنتیك در حال ایجاد تحول در زندگی بشر است. زیست فناوری نوین مدتی است كه رو به توسعه بوده و روز به روز دامنه و وسعت بیشتری می یابد. این دوره زمانی از سال 1976 با انتقال ژنهایی از یك میكرو ارگانیسم به میكروارگانیسم دیگر آغاز شد. تا قبل از آن دانشمندان در فرآیند‌های زیست فناوری از خصوصیات طبیعی و ذاتی (میكرو) ارگانیسم ها استفاده می‌كردند. لیكن در اثر پیشرفت در زیست شناسی مولكولی و ژنتیك و شناخت عمیق تر اجزا و مكانیسم‌های سلولی و مولكولی، متخصصین علوم زیستی ‌توانستند به اصلاح و تغییر خصوصیات (میكرو‌) ارگانیسم ها بپردازند و (میكرو) ارگانیسمهایی با خصوصیات كاملاً جدید بوجود آورند تا با استفاده از آنها بتوانند تركیبات جدید را با مقادیر بیشتر و كارآیی بالا تر تولید نمایند.

 - روند تحول مفهوم زیست فناوری

اگر چه زیست فناوری یك تكنولوژی نوین محسوب می­شود، اما می­توان به­عنوان یكی از قدیمیترین تكنولوژی‌های صنعتی نیز از آن یاد كرد. برای مهندسان بیوشیمی، استفادة صحیح از میكروارگانیزم­ها برای تولید آبجو، مشروب و پنیر، از قدیم مطرح بوده است. همچنین تصفیة بیولوژیكی پسمانده­ها و پساب­ها نیز مطرح بوده است كه جزو زیست فناوری محسوب می­شود.

حتی خود كلمه "زیست فناوری" نیز آنطور كه تصور می­شود جدید نیست. این كلمه در ابتدا در یك كتاب و در سال 1919 توسط یك مجاری بنام Erkey مطرح شد. در این كتاب همة خطوط كاری تولید محصولات توسط میكروارگانیزمها توضیح داده شده است. این موضوع بطور مشخص برای كشاورزی مطرح شد، اما در حدود همان زمان بود كه chaim wiezman (از دانشگاه منچستر) یك فرایند صنعتی را برای تولید انبوه استون توسعه داده بود كه این عمل توسط فرمانتاسیون صورت می­گرفت. این فرآیند با تعریفی كه به­وسیلة Erkey ارائه شده بود منطبق بود.

با پیشرفت زیست فناوری مفهوم آن نیز تغییر پیدا كرد تا اینكه مترادف با "تكنولوژی تخمیر" شد. این تعریف از زیست فناوری در یك مقالة چاپ شده در مجلة جدید "زیست فناوری و مهندسی زیستی" توسط Elmer Gaden Jr. در سال 1962 مطرح شد. تعریف اساساً مشابهی نیز هنگامی‌كه اتحادیة زیست فناوری اروپا تاسیس شد مورد استفاده قرار گرفت. اما درست 1 سال بعد، این كلمه (زیست فناوری) مجدداً داخل یك نشریة مهندسی ژنتیك تعریف شد تا "توسعة علمی و اقتصادی در زمینة ژنتیك" را تشریح نماید. تعریف اخیر تعریفی است كه مورد توجه كمیسیون علائم تجاری آمریكا قرار گرفت و به‌دلیل تفاوت زیاد با تعریف قبلی به­صورت یك علامت تجاری (Trade Mark) مورد استفادة آن مجله مهندسی ژنتیك قرار گرفت.

رفته­رفته با ارائه نتایج و محصولات مهندسی ژنتیك، تمایز بین این دو تعریف از بین رفت و بنابراین زمانی كه كلمة زیست فناوری مورد استفاده قرار می­گیرد روشن نیست كه آیا علم "دست­كاری ژنتیكی" مورد نظر است یا "استثمار صنعتی سیستم­های زنده" مد نظر است. بنابراین از نظر اقتصادی برای مهندسی شیمی صورت كلیدی در فرآیندهای زیست فناوری صنعتی، "استفاده از ارگانیزم‌های زنده برای تولید محصولات مناسب" می­باشد. با این وجود تفاوت عمده­ای بین بسیاری از محصولات زیست فناوری جدید و محصولات زیست فناوری قدیمی وجود دارد. 

 - فرآیندهای زیست فناوری،  رهیافتی برای  توسعه:

زیست فناوری بی هیچ تردید نقشی اساسی در توسعه اقتصادی كشور های جهان ایفا می كند. از این رو بسیاری از كارشناسان بر این باورند كه این فن آوری باید در كشور های در حال توسعه مبنای برنامه ریزی در سطح ملی و بین المللی باشد.

زیست فناوری نوین در كمتر از دو دهه گذشته پدید آمده است، با این حال به دلیل اهمیت و نقش راهبردی آن در تمام ابعاد توسعه اعم از اقتصادی، اجتماعی، علمی و صنعتی، بسیاری از كشورهای پیشرفته و در حال توسعه در این زمینه به تدوین برنامه های راهبردی و ملی كوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت پرداخته اند.

 یكی از دلائل اصلی برای اطمینان از این توسعة مداوم، آن است كه فرآیندهای زیست فناوری برمبنای منابع تجدید­پذیر استوار هستند. در نتیجه این مورد زمانی اهمیت پیدا خواهد كرد كه مواد خام تجدیدنا­پذیر معمولی رو به اضمحلال هستند. بنابراین همة محصولات از مواد هیدروكربنی تجدید­پذیر تولید خواهند شد؛ به­خصوص آنهایی كه پساب‌های صنایع غذایی و كشاورزی را تشكیل می­دهند (به­عنوان مثال انبوهی از زایدات غذایی). این پسمانده­ها، سوبستراهای (منبع غذایی) ایده­آلی برای فرآیندهای بیولوژیكی مهیا می­كنند. اقتصادی بودن تبدیل این پسمانده­ها به­وسیلة روش­های زیست فناوری بیشتر از فرآیندهای شیمیایی بوده است.

 علاوه بر ­این اخیراً ملاحظات سیاست جهانی بر آن بوده است كه تا جائی كه ممكن است محصولات از طبیعت (natural-production) تولید شوند و این بطور ضمنی دلالت بر این دارد كه تولید از روش بیولوژیكی تقریباً در هر جایی كه شدنی و مناسب باشد ترجیح داده شود.

 دلیل دیگر برای گسترش مداوم زیست فناوری، حوزة روبه­رشد محصولات باارزشی است كه از روش‌های بیولوژیكی قدیمی و یا دست­ورزی ژنتیكی تولید می­شود. محدودة كاملی از محصولات ممكن كه از روش زیست فناوری قابل تولید هستند شناخته شده است. به­عنوان مثال، هم­اكنون رشد سلول‌های بافت انسانی در كشت انبوه و در تجهیزات فرمانتاسیون ساده به­طور روتین انجام می­شود. محصولات ممكن این بافت‌ها هم­اكنون تحت بررسی است.

- سرمایه گذاری در زیست فناوری، ضرورتی اجتناب ناپذیر:

امروزه توان علمی و فنی، بارزترین شاخص توسعه یافتگی یك كشور به شمار می رود. افزایش ظرفیت و كارآیی علمی و فنی و استفاده بهینه از آن، مستلزم شناخت دقیق مؤلفه های آن است. این مؤلفه ها، مجموعه ای از منابع نیروی انسانی، منابع مالی و سرمایه ای، تجهیزات و فضای كالبدی است كه تحت یك مدیریت منسجم و سازمان یافته در محدوده علوم و تكنولوژی بكار رفته می شود.

یكی از مؤلفه هایی كه می تواند معیار مناسبی برای نشان دادن اهمیت و الویت یك موضوع یا قلمرو از علم و تكنولوژی باشد حجم منابع مالی و میزان سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه است. زیست فناوری، بعنوان علم روز و امید فردای جهان، از الویت برخوردار است و باید به آن بهای بیشتری داده شود. بهای بیشتر یعنی افزایش بودجه های تحقیقاتی و سرمایه گذاریهای قابل ملاحظه در تحقیق و توسعه، گسترش فعالیتهای تحقیقاتی زیست فناوری، توسعه و اشاعه آن تا حد بومی كردن و درونزا ساختن زیست فناوری.

بطور كلی اختلاف زیادی در میزان بودجه ها و هزینه های صرف شده برای زیست فناوری میان كشورهای توسعه یافته و كشورهای در حال توسعه وجود دارد.

 

- تفاوت اصلی فرایندهای زیستی با فرایندهای شیمیایی :

اگر چه برخی فرایندهای زیست فناوریكی اساساً مشابه با فرایندهای شیمیایی هستند و دارای سه مرحله اصلی یعنی آماده­سازی مواد خام، واكنش و بازیافت محصول می­باشند، اما تفاوت‌های بسیار مهمی نیز دارند. مهمترین این تفاوت‌ها اغلب در تعداد نامحدود محصولاتی می­باشد كه ممكن است از یك مادة خام به‌دست آید؛ به‌دلیل آنكه این ماده خام صرفاً یك منبع غذایی (سوبسترا) برای رشد میكروارگانیزم‌ها است.

معمولاً محصولات مورد نظر، فقط زائدات فرایند رشد میكروبی هستند. در نتیجه واكنش از پیش تعیین‌شده­ای بر مبنای یك گروه به‌خصوص از واكنش­دهنده­ها وجود ندارد. قانون حاكم این است كه محصول، تابع میكروارگانیزم‌هایی است كه برای انجام واكنش انتخاب می‌شوند. حتی این نیز ویژگی مورد نظر را تضمین نمی­كند؛ زیرا همان میكروارگانیزم‌ها كه در یك سوبسترا رشد می­كنند، ممكن است به­عنوان مثال اتانول، اسید لاكتیك، آنزیم به‌خصوص یا یك آنتی­بیوتیك تولید كنند. فقط كنترل دقیق شرایط فیزیكی یا انتخاب و زمان‌بندی برخی شرایط اطمینان خواهد داد كه محصول مطلوب همان محصولی است كه تولید می­شود. جزء كلیدی مخلوط واكنش (میكروارگانیزم)، هم كاتالیزور واكنش است و هم محصول واكنش؛ كه در شروع واكنش به سادگی و به میزان زیادی فراهم می­شود.

برای اطمینان از صحیح بودن میكروارگانیزم انتخاب شده و یا محصولی كه تولید می­شود، باید سوبسترا حاوی مقدار كمی از میكروارگانیزم انتخاب شده در محیط كشت باشد و بنابراین از رقابت سایر میكروارگانیزم‌ها ممانعت می­گردد. مهمتر از این، اشكال دیگر زندگی میكروبی نیز می­باشد كه باید از سوبسترا حذف شوند. زیرا رقابت مستقیمی را میكروارگانیزم‌های مورد نظر خواهند داشت و گاهی با احتمال و موفقیت بیشتری تكثیر می­یابند. با استفاده از استریلیزاسیون سوبسترا، جداسازی آنها از رقابت­كننده‌ها امكان­پذیر است كه این مورد باید در سرتاسر واكنش دنبال شود.

از آنجا كه عمدة محصولات زیست فناوری جدید، دارای ارزش فوق­العاده زیاد و حجم كم مواد بیوشیمیایی است، بنابراین فرآیندهای بازیافت (جداسازی) برای این محصولات ممكن است به­دلیل مقادیر كم مورد استفاده، نسبتاً هزینه‌بر و با صرف انرژی زیاد صورت گیرد. همچنین برای به حداقل رساندن اتلاف محصول با ارزش فراوان، باید بازدهی بالایی را در نظر گرفت. این مورد با فرایندهای بیولوژیكی قدیمی‌تر صنایع غذایی و نوشیدنی، آنتی­بیوتیك­ها و محصولات دارویی با ارزش متوسط و تصفیة فاضلاب در تضاد می­باشد.

اغلب واكنش­های بیولوژیكی به­طور قابل توجهی آهسته­تر از واكنش‌های شیمیایی انجام می­شوند. برخلاف صنایع شیمیایی كه در آنها فرایندهای مداوم ترجیح دارد، عموماً این واكنش‌های بیولوژیكی به صورت عملیات ناپیوسته (batch) صورت می­گیرند. اغلب واكنش‌های بیولوژیكی توسط غلظت‌های پایین محصول ممانعت می­شوند و این خود دلیل دیگری برای ارجح­بودن عملیات ناپیوسته (batch) می­باشد. همچنین برخلاف اغلب واكنش‌های شیمیایی، سرعت واكنش‌های بیولوژیكی نمی­تواند با افزایش دما و فشار افزایش یابد و اغلب باید در تحت شرایط نسبتاً ملایم و نزدیك به دمای محیط انجام شوند. محصولات مورد نظر نیز با گرما ناپایدار هستند و برای جلوگیری از تخریب آنها باید انجام واكنش در تحت شرایط نسبتاً ملایم صورت گیرد. با وجود این تفاوت‌ها در فرایندهای بیولوژیكی و فرایندهای شیمیایی معمولی، بسیاری از حوزه­ها وجود دارند كه یك مهندس بیوشیمی برای طراحی و اجرای عملیات فرایندهای بیولوژیكی می­تواند نقش داشته باشد.

- كاربردهای زیست فناوری:

فناوری زیستی بین علوم زیستی از قبیل ژنتیک، میکروبیولوژی، ویروس شناسی، بیوشیمی، زیست مولکولی، زیست سلولی و  جنین شناسی با رشته‌های کاربردی نظیر مهندسی شیمی، الکترونیک، نانو فناوری و فناوری اطلاعات پیوند برقرار ساخت و از آنها برای خدمت به کشاورزی، پزشکی، داروسازی، تولیدات غذایی، دامپروری و صنایع مختلف که ملموس‌ترین آن نساجی می‌باشد بهره می‌جوید.

فناوری زیستی با توجه به کاربردی که هدف قرار می‌‌دهد به شاخه‌های مختلف تقسیم می‌شود اولین بار آلمان پیشنهاد تقسیم بندی بیوتکنولوژی را بر اساس رنگها داد و از آن استفاده کرد، این تقسیم بندی بر اساس فعالیتها در زمینه های مختلف است.

 

بیوتکنولوژی قرمز: شاخه ای از بیوتکنولوژی است و از مهم ترین و متداول ترین موارد استفاده زیست فناوری می باشد.که در فرآیند های پزشکی کاربرد دارد. روش های زیست فناوریكی بطور روزافزون در بوجود آمدن داروهای جدید (مانند داروهای ضد سرطان) نقش بزرگی ایفا می كنند. برخی از موارد ازجمله طراحی ارگانیسم ها برای تولید آنتی بوتیک و مهندسی ژنتیک برای بهبود بیماری ها با دستکاری ژنتیک می باشد.

زیست فناوری سبز:در زمینه كاشت گیاهان مدرن بكار گرفته می شود.در این زمینه با استفاده از متدهای زیست فناوریك رزیدنت هائی در مقابل انواع پشه ،قارچ،ویروس و علف كش ها تهیه می شود. تكنیك های ژنتیكی یكی از مهم ترین تكنیك ها در زمینه زیست فناوری سبز می باشد. تكنیك های ژنتیكی راهی است برای انتقال ژن ها از یك نوع گیاه به نوع دیگر و از این طریق باعث ترویج رزیدنت ها می شود .در این شاخه محققان بر روی کاربردهای کشاورزی متمرکز اند از جمله اهلی سازی گیاهان با تغیر در اندازه‌ی آنها و تولید گیاهان ترارخت با توان رشد در محیط‌های با شرایط خاص یا توان مقابله با آفت‌ها از طریق وارد کردن ژن‌های اضافی به ژنوم آنها.

زیست فناوری خاكستری: در زمینه تكنیك های موبوط به محیط زیست مشغول به كار می باشد. در این راستا با استفاده از روش های زیست فناوری موجب بهسازی زمین ها شده، مواد زائد آب ها زدوده، راه های عبور گاز و هوا تسویه شده ، مواد زائد و زباله ها مجددا مورد بهره برداری قرار می گیرند.

- زیست فناوری سفید: بیش از همه در صنعت شیمی بكار برده می شود.از جمله وظایف زیست فناوری سفید تولید موادی مانند الكل ویتامین آمینو اسید آنتی بیوتیك و نیز آنزیم ها می باشد كه با توجه به اصول حفاظتی از محیط زیست و منابع طبیعی تولید می شوند؛ درواقع بیوتکنولوژی سفید یا بیوتکنولوژی صنعتی ل برای تولید مواد صنعتی از موجودات زنده و غالبا میکرو ارگانیسمها استفاده می‌کنند و یا از آنزیم‌ها استفاده‌ی صنعتی می‌کنند.

زیست فناوری آبی: برای تشریح کاربردهای بیوتکنولوژی در زمینه های دریایی و جانوران و یا گیاهان دریایی به کار می رود اما کاربرد این زینه فوق العاده نادر می باشد.در واقع محققان بر روی موجودات آبزی و دریایی کار می‌کنند.




طبقه بندی: تحقیقات دانش اموزان،