La biotecnologia ambientale è un campo della scienza e dell’ingegneria che utilizza sistemi organici e viventi per ripulire i rifiuti ambientali, prevenire l’inquinamento attraverso lo sviluppo di tecnologie verdi e migliorare i processi industriali come nella produzione di bioplastiche e biocarburanti attraverso azioni enzimatiche. Il campo della scienza e della tecnologia ambientale sta diventando sempre più ampio poiché le industrie cercano metodi di produzione più efficienti e meno inquinanti per conformarsi alle normative governative. Una delle principali aree su cui si concentra la biotecnologia ambientale a partire dal 2011 include la bonifica del vecchio inquinamento industriale come quello della contaminazione da metalli tossici del suolo o delle acque sotterranee. Gli sviluppi commerciali vantaggiosi includono la bioestrazione, la produzione di biocarburanti e bioplastiche e il trattamento microbico dei flussi di acque reflue.
Molte nazioni moderne hanno centri di ricerca sulla biotecnologia ambientale che sono finanziati sia pubblicamente che privatamente per far progredire la tecnologia delle scienze ambientali. Esempi di questi includono l’Environmental Biotechnology Cooperative Research Center (EBCRC) in Australia che si concentra sul controllo dell’inquinamento industriale e il Center for Environmental Biotechnology (CEB) negli Stati Uniti che ricerca i sistemi idrologici e microbici in relazione alle questioni del cambiamento climatico e bonifica ambientale mediante processi biologici. Mentre gran parte di questa ricerca coinvolge tradizionalmente le scienze biologiche della microbiologia e della ricerca agricola, anche l’ingegneria chimica svolge un ruolo sempre più importante nel campo. Ciò è dovuto al fatto che molti composti industriali sintetici sono noti per essere xenobiotici, accumulandosi negli ecosistemi e negli organismi viventi poiché non sono facilmente scomposti dai processi naturali nel tempo.
Tra le soluzioni tecnologiche ambientali più significative offerte dalla ricerca e sviluppo nelle biotecnologie ambientali c’è quella della produzione di materie prime a base di rifiuti. Le materie prime sono materiali inutili prodotti da un processo industriale che possono trovare valore aggiunto in un altro processo invece di essere un inquinante ambientale e un prodotto di scarto sia in termini di costi di materiale che di energia. Lo sviluppo di sistemi di alimentazione è stato oggetto di ricerche più approfondite per la produzione di carburante a base di etanolo e attraverso sottoprodotti creati nell’industria della carta. La polpa di legno e gli scarti di corteccia della produzione di carta possono essere utilizzati per fermentare i biocarburanti, nonché materiali come l’olio vegetale di scarto (WVO) delle catene di ristoranti commerciali, i rifiuti verdi dei comuni e gli scarti delle colture dalla produzione di canna da zucchero e barbabietola.
Altri tipi di materie prime includono lo stufato di mais, un sottoprodotto di mais di scarto che può essere utilizzato per creare etanolo e il sapone di soia, un sottoprodotto della produzione di olio di soia che può essere utilizzato per creare carburante biodiesel. La biotecnologia ambientale cerca anche di utilizzare risorse e terreni che non hanno direttamente alcun valore nella produzione alimentare. Ciò comporta la coltivazione di piante che crescono bene con l’irrigazione di acqua salata nelle regioni costiere oceaniche o desertiche dove le tipiche colture alimentari non possono sopravvivere. Le alofite, tra cui la Salicornia bigelovii che è una specie di salicornia nana, sono esempi di piante che producono raccolti di biocarburanti paragonabili a quelli che si possono ottenere dai semi di soia e da altri cereali a base di semi oleosi.