La biotecnologia è stata utilizzata per la lavorazione di alimenti e medicinali per migliaia di anni. Il lievito faceva spesso parte della panificazione così come della fermentazione dello zucchero in alcol. Gli scienziati che lavorano nell’ingegneria dei bioprocessi in genere combinano tecnologia e materiali organici nei settori farmaceutico, alimentare e agricolo. La biologia può essere applicata a molti processi industriali, come la produzione di materie plastiche, la produzione di carburante e il trattamento dei rifiuti. L’ingegneria genetica e la nanotecnologia sono spesso integrate anche con l’ingegneria dei bioprocessi.
Batteri, enzimi, proteine e vari altri materiali biologici possono essere lavorati negli impianti di produzione. Attrezzature come serbatoi, pompe, giranti e valvole vengono generalmente utilizzate nell’ingegneria dei bioprocessi per lavorare con queste sostanze. Organismi come i batteri possono essere ingegnerizzati per produrre insulina per le persone con diabete, mentre gli zuccheri possono essere sintetizzati nella produzione di quantità a livello di produzione di sciroppo di mais o bibite, per esempio.
Gli sforzi dell’ingegneria dei bioprocessi hanno inoltre consentito lo sviluppo di plastiche biodegradabili che possono essere realizzate anche con sostanze rinnovabili. Gli enzimi, che si trovano naturalmente nell’uomo e in altri organismi, possono essere aggiunti ai processi industriali e consentire che questi avvengano senza riscaldamento o raffreddamento significativi. Oli e grassi possono essere lavorati in un ambiente industriale, mentre i ricercatori possono sviluppare reazioni con materiali organici. Il trattamento biologico dei rifiuti a volte aiuta con la pulizia dell’acqua, la rimozione del gas e l’eliminazione degli odori.
L’agricoltura è un’altra area in cui l’ingegneria dei bioprocessi ha avuto un impatto. A volte è combinato con la genetica per produrre colture con proteine che aiutano a combattere i parassiti. Possono essere prodotte anche piante che sintetizzano proteine adatte alla medicina umana. La biotecnologia ha coinvolto anche la mappatura del genoma umano, oltre allo sviluppo di banche dati informatiche delle sequenze proteiche dell’acido desossiribonucleico (DNA).
Oltre alla terapia genica e alla produzione di vaccini, la nanotecnologia o la manipolazione di composti organici e inorganici su scala molecolare è spesso integrata con l’ingegneria dei bioprocessi. Tale ricerca può aiutare a sfruttare il funzionamento delle cellule, integrando queste molecole con la capacità di generare elettricità o memorizzare dati, ad esempio. I ricercatori lavorano per capire come alterare la funzione delle cellule per svolgere compiti efficienti.
L’ingegneria dei bioprocessi viene eseguita in molti laboratori e varie università offrono l’argomento come area di studio. Una laurea può essere ottenuta all’interno del campo e sono spesso disponibili posti di lavoro in varie discipline. La chimica, l’ingegneria dei processi, la microbiologia e altre materie sono generalmente studiate per acquisire le conoscenze necessarie per lavorare in un laboratorio di ingegneria dei bioprocessi.