La biotechnologie environnementale est un domaine de la science et de l’ingénierie qui utilise des systèmes organiques et vivants pour nettoyer les déchets environnementaux, prévenir la pollution grâce au développement de technologies vertes et améliorer les processus industriels tels que la fabrication de bioplastiques et de biocarburants grâce à des actions enzymatiques. Le domaine de la science et de la technologie de l’environnement est de plus en plus vaste, car les industries recherchent des méthodes de production plus efficaces et moins polluantes pour se conformer aux réglementations gouvernementales. L’un des principaux domaines sur lesquels se concentre la biotechnologie environnementale à partir de 2011 comprend l’assainissement d’anciennes pollutions industrielles telles que celle de la contamination par des métaux toxiques du sol ou des eaux souterraines. Les développements commerciaux bénéfiques comprennent l’exploitation minière, la production de biocarburants et de bioplastiques, ainsi que le traitement microbien des flux d’eaux usées.
De nombreux pays modernes ont des centres de recherche en biotechnologie environnementale qui sont financés à la fois par des fonds publics et privés pour faire progresser la technologie des sciences de l’environnement. Citons à titre d’exemples l’Environmental Biotechnology Cooperative Research Center (EBCRC) en Australie qui se concentre sur le contrôle de la pollution industrielle, et le Center for Environmental Biotechnology (CEB) aux États-Unis qui étudie les systèmes hydrologiques et microbiens en rapport avec les problèmes de changement climatique et l’assainissement de l’environnement à l’aide de procédés biologiques. Alors qu’une grande partie de cette recherche implique traditionnellement les sciences de la vie de la microbiologie et de la recherche agricole, le génie chimique joue également un rôle de plus en plus important dans le domaine. Cela est dû au fait que de nombreux composés industriels synthétiques sont connus pour être xénobiotiques, s’accumulant dans les écosystèmes et les organismes vivants car ils ne sont pas facilement décomposés par les processus naturels au fil du temps.
L’une des solutions technologiques environnementales les plus importantes offertes par la recherche et le développement en biotechnologie environnementale est celle de la production de matières premières à base de déchets. Les matières premières sont des matières inutiles produites par un procédé industriel qui peuvent trouver une valeur supplémentaire dans un autre procédé au lieu d’être un polluant environnemental et un déchet à la fois en termes de coûts matériels et énergétiques. Le développement de systèmes de matières premières a été le plus fortement recherché pour la production de carburant à l’éthanol et à travers les sous-produits créés dans l’industrie du papier. La pulpe de bois et les déchets d’écorce de la production de papier peuvent être utilisés pour fermenter des biocarburants, ainsi que des matériaux comme les huiles végétales usagées (WVO) des chaînes de restauration commerciales, les déchets verts des municipalités et les déchets de récolte de la production de canne à sucre et de betteraves.
D’autres types de matières premières comprennent les tiges de maïs, un sous-produit de maïs résiduel qui peut être utilisé pour créer de l’éthanol, et le savon de soja, un sous-produit de la production d’huile de soja qui peut être utilisé pour créer du biodiesel. La biotechnologie environnementale cherche également à utiliser des ressources et des terres qui n’ont directement aucune valeur dans la production alimentaire. Cela implique la culture de plantes qui poussent bien avec l’irrigation à l’eau salée dans les régions côtières océaniques ou désertiques où les cultures vivrières typiques ne peuvent pas survivre. Les halophytes, dont Salicornia bigelovii qui est une espèce de saline naine, sont des exemples de plantes qui produisent des rendements de biocarburant comparables à ce qui peut être fabriqué à partir de soja et d’autres céréales à base d’oléagineux.