مفهوم و کاربرد بیوتکنولوژی در مهندسی شیمی

گستردگی و تنوع کاربردهای بیوتکنولوژی، تعریف و توصیف آن‌را کمی مشکل و متنوع ساخته است. برخی بیوتکنولوژی را مترادف میکروبیولوژی صنعتی و استفاده از میکروارگانیسم‌ها می‌دانند وبرخی آن‌ را معادل مهندسی ژنتیک تعریف می‌کنند. در این‌جا به تعاریف متفاوت کوتاهی که از بیوتکنولوژی ارائه شده است اشاره‌ای می‌کنیم. روشن است که این تعاریف دارای وجوه اشتراک زیادی نیز هستند.
۱- بیوتکنولوژی مجموعه‌ای از روش‌ها برای تولید، تغییر و اصلاح فرآورده‌ها (نظیر محصولات دارویی، کشاورزی و غذایی)، نژاد گیاهان و جانوران و تولید میکروارگانیسم‌ها جهت کاربرد‌های ویژه است که به این منظور، از ارگانیسم‌های زنده استفاده می‌کند.

۲- کاربرد روش‌های علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به کمک عوامل زیستی (میکروارگانیسم‌ها، یاخته‌های گیاهی و جانوری و آنزیم‌ها) جهت تولید محصول مورد نیاز و ارائه خدمات در عرصه کشاورزی، صنایع غذایی و دارویی و پزشکی.

۳- کاربرد تکنیک‌های مهندسی ژنتیک در تولید محصولات کشاورزی، صنعتی، درمانی و تشخیص بیماری‌ها؛ با راندمان تولید بالاتر و در بیشتر مواقع با قیمت ارزان‌تر.

۴- استفاده از سلول زنده یا اجزای آن‌ها به منظور فرآوری و تولید محصول در مقیاس انبوه
اگر چه تعاریف بالا هیچ یک به تنهایی توصیف کاملی از بیوتکنولوژی ارائه نمی دهند، اما با در نظر گرفتن مجموع مفاهیم ارائه شده، تا حدودی می‌توان به تعریفی جامعی از بیوتکنولوژی دست یافت. با مرور زمان دانشمندان به مفاهیم مشترکی در مورد تعریف بیوتکنولوژی نزدیک‌ شده‌اند. علت این تنوع تعاریف را نیز باید در ماهیت بیوتکنولوژی جست.

بیوتکنولوژی همانند زیست‌شناسی، ژنتیک یا مهندسی بیوشیمی یک علم پایه یا کاربردی نیست که بتوان محدوده و قلمروی 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 بهینه یک محصول 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 تناور آن را علومی بعضاً با قدمت زیاد مانند زیست ‌شناسی به ویژه زیست‌شناسی مولکولی، ژنتیک،‌ میکروبیولوژی، بیوشیمی، شیمی، مهندسی شیمی، مهندسی بیوشیمی، گیاه‌شناسی، جانور شناسی، داروسازی، کامپیوتر و … تشکیل می‌دهند، لیکن شاخه‌های این درخت کم و بیش به تازگی روییدن گرفته‌اند و هر لحظه با رشد خود شاخه‌های فرعی بیشتری را به وجود می‌آورند.

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 دارویی، بیوتکنولوژی دام و آبزیان، بیوتکنولوژی قضایی یا پزشکی قانونی، بیوتکنولوژی محیط زیست، بیوتکنولوژی غذایی، بیوانفورماتیک، بیوتکنولوژی صنعتی و … نام برد.
این شاخه‌های متعدد در عمل، همپوشانی‌ها و پیوندهای متقاطع زیادی دارند و باز به دلیل ماهیت همه جانبهی بیوتکنولوژی نمی‌توان در این مورد نیز قاطعانه محدوده‌هایی را برای آنها تعیین نمود.
گستردگی کاربرد بیوتکنولوژی در قرن بیست و یکم به اندازه‌ای 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.
بدین ترتیب با توجه به مفهوم کلی و همه جانبه بودن بیوتکنولوژی و بین رشته ای بودن آن، می توان اذعان داشت که مهندس شیمی-بیوتکنولوژی فردی است که از مهندسی شیمی به مبحث بیوتکنولوژی وارد می‌شود.
برای نمونه در طراحی یک بیورآکتور باید پارامترهای مختلفی همچون فشار، دما، pH و نوع رآکتور مدنظر قرار گیرد که تمام این موارد در رشته مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی مورد بحث قرار می‌گیرد. در واقع در مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی، با فهم و اطلاعات مهندسی پا به عرصه بیوتکنولوژی می‌گذاریم؛ در نتیجه یک فرد با تخصص مهندسی قادر خواهد بود که یک بیورآکتور را طراحی کند.

مثال‌های زیادی وجود دارد که مهندسی شیمی-گرایش بیوتکنولوژی را از مهندسی شیمی جدا می‌کند. استفاده از جاذب‌های مختلف در فرآیندهای تخلیص و جداسازی، نمونه ای از آن می‌باشد. طراحی این ذرات جاذب برعهده یک مهندس شیمی- گرایش بیوتکنولوژی می‌باشد که با درایت بتواند ذرات جاذب را طراحی نماید.