生物制造:生物学如何推动制造业走向未来
生物制造是当今发展中最吸引人的技术之一,尤其是因为它提出了一个悖论:生物制造正在推动令人难以置信的、前所未有的技术进步。这一切都是由基于自然的工具推动的,如发酵、酶和微生物——一些我们知道的最古老、最基本的过程。
Biotech制造使用这些过程代替传统的合成,能量密集型工艺,用于创建包括塑料,橡胶,尼龙等的产品,我们将在其余部分中更详细地查看生物制造过程 - 包括具体它可能影响的制造功能和行业以及生物技术制造的好处。
近距离观察:生物制造工艺细节
生物制造依赖于天然存在的过程和产生输出的反应 - 例如材料,产品或化学物质,以通常通过合成过程生产。在广泛的意义上,几乎所有制造都基于使用能量,例如热量,改变某物的形式。它大大降低了通过自然反应产生的能量要求。
令人难以置信的是,几乎所有生物制造都是基于基础的生物过程是一个相当常见的单发酵。发酵利用天然存在的微生物和酶来进行反应。这是我们最广泛的食品中的一些源泉,如面包和啤酒。发酵的功能和能力一直没有秘密,因为该过程已经使用了数千年。
由于制造商寻求增加利润率的方法,提高可持续性和创新的生产力,研究人员和工程师已经确定了使用发酵制造业的新的和创造性方式。
生物制造可以涉及的一些过程如下:
- 原料生产,包括塑料,纸和纺织品
- 化工生产,利用发酵开发肥皂,洗涤剂等
- 能源生产,从生物质产生电力
- 通过自然过程而不是添加剂和防腐剂的食品强化和增强
在下一节中,我们将采取更广泛的行业,这些行业受这些功能影响。
跨行业的生物制造
基于上述例子,生物制造已经影响到许多行业;这种影响很有可能扩大。
其中一些行业包括:
- 建筑和建筑:除了上述发酵实施例之外,它以两种主要方式用于建筑业:
- 生物学:利用微生物使水泥更坚固
- 生物修复:使用微生物将有毒物质分解为安全处置的人
- 电子产品:展示了电子元件制造的令人兴奋的可能性-包括柔性印刷电路和触摸传感器以及内部和外部外壳组件。生物技术能够以传统材料的一小部分能源成本生产纸一样薄、柔韧的塑料类材料和电路,这将推动电子制造业的重大创新。
- 消费产品:用于生产各种消费品 - 例如,美容用品,塑料制品和部件,尼龙,纺织品,纸张等。这些领域的生物技术过程的使用可以在成本和减少废物中产生重大好处。
- 食品制造业:发酵过程 - 酶和微生物反应的基础 - 发现整个食品制造业的延长套件。这包括:
- 维生素和氨基酸强化
- 改进消化系统
- 可在不使用人工防腐剂的情况下延长食品的保质期和安全性的抗微生物药物
- 制药:药物和医疗领域是生物技术的自然拟合。该行业已响应了许多应用,如药物和疫苗生产,抗菌和受控,按需分子生产。也许最令人兴奋的是潜力通过“3D印刷” - 平面过程产生按需组织甚至器官,为个体患者创造完美的定制符合。
生物制造的好处
最后,我们将探讨生物制造的一些主要好处——现在和将来:
- 减少能源使用:正如这篇文章所提到的,生物制造用自然发生的过程取代了能源密集型的过程,通常只需要阳光和受控环境就可以启动。像连续生物制造这样的过程——在初始催化后持续进行的过程——在最小的监测下进一步增加能量。更低的能源使用和成本有利于环境,也有利于制造商和消费者。
- 增加创新:我们看到的进展代表了令人兴奋的新边界 - 从电子产品中的任何地方都在我们的口袋中对可能影响世界的公共卫生的医学发展。这项技术的可能性 - 以及研究和测试所需的最小能源使用 - 并提供我们最好的思想,以跨越许多行业和使用的理想跳跃点。
- 可持续发展:除了较低的能量使用外,通过生物技术创建的材料和产品更容易,更安全地回收和处理。生物制造的长期可持续性可能能够解决许多废物处理和有毒物质的当前问题。
生物制造确实是当今制造业中最令人兴奋的发展之一,它的许多用途和好处显而易见。它只会继续前进。