بیوتکنولوژی چیست؟

بیوتکنولوژی یک رشته علمی است که از تکنیک های زیستی برای تولید محصولات مفید استفاده می کند. این رشته از علوم زیستی، مهندسی و علوم پایه مانند شیمی و فیزیک استفاده می کند.

کاربردهای بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود، از جمله:

• پزشکی : بیوتکنولوژی در توسعه داروها، واکسن ها و درمان های جدید پزشکی استفاده می شود.
• کشاورزی : بیوتکنولوژی برای بهبود تولید محصولات کشاورزی، بهبود کیفیت محصولات کشاورزی و کاهش اثرات زیست محیطی کشاورزی استفاده می شود.
• صنعت : بیوتکنولوژی برای تولید مواد غذایی، سوخت، مواد شیمیایی و سایر محصولات صنعتی استفاده می شود.
• محیط زیست : بیوتکنولوژی برای تصفیه آب و هوا، حذف آلودگی و حفاظت از محیط زیست استفاده می شود.

تکنیک های بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی از طیف گسترده ای از تکنیک های زیستی استفاده می کند، از جمله:

• مهندسی ژنتیک : مهندسی ژنتیک فرآیند تغییر DNA موجودات زنده است. این تکنیک می تواند برای بهبود عملکرد موجودات زنده و تولید محصولات جدید استفاده شود.
• زیست شناسی مولکولی : زیست شناسی مولکولی مطالعه مولکول های زیستی مانند DNA، RNA و پروتئین ها است. این رشته برای درک نحوه عملکرد موجودات زنده و توسعه روش های جدید برای بهبود آنها استفاده می شود.
• زیست فناوری صنعتی : زیست فناوری صنعتی مطالعه و کاربرد روش های صنعتی برای تولید محصولات زیستی است. این رشته بر توسعه فرآیندهای کارآمد و اقتصادی برای تولید محصولات زیستی تمرکز دارد.

آینده بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی یک رشته در حال رشد است که پتانسیل زیادی برای بهبود زندگی انسان دارد. انتظار می رود که این رشته در سال های آینده به رشد خود ادامه دهد و منجر به توسعه فناوری های جدیدی برای بهبود سلامت، کشاورزی، صنعت و محیط زیست شود.

یا زیست فناوری چیست؟

واژه‌ زیست‌فناوری یا بیوتکنولوژی نخستین بار در سال ۱۹۱۹ از سوی کارل ارکی (Karl Ereky ) به مفهوم کاربرد دانش‌های پزشکی و زیستی و اثر متقابل آن در فناوری‌های ساخت بشر، به کار برده شد. و عده او را به عنوان پدر علم بیوتکنولوژی می شناسند.

کلمه بیوتکنولوژی از دو کلمه زنده و زندگی یا سامانه زنده و تکنولوژی به معنای یک روش علمی به منظور دستیابی به یک هدف علمی شکل گرفته است. بیوتکنولوژی به طور کلی به مجموعه‌ای از فناوریها اطلاق می‌شود که سامانه‌های زنده یا بیولوژیکی گیاه، حیوان، میکروارگانیسم یا ترکیبات مخصوص مشتق شده از این سامانه‌ها را به منظور تولید کالاها و خدمات صنعتی بکار می‌گیرد.

بیوتکنولوژی چیست؟

بیوتکنولوژی به کاربرد تکنولوژی در زمینه‌های زیست‌شناسی، شیمی، فیزیک و رایانه در تحقیقات و برنامه‌های مربوط به سلول‌ها، بافت‌ها و ارگان‌های زنده اشاره دارد. این فناوری برای تولید دارو، پزشکی، کشاورزی، صنعت محصولات غذایی و … استفاده می شود. به عبارت دقیق تر بیوتکنولوژی علمی است که با استفاده از فرآیندهای زیستی و یا سلولی، به تولید محصولات جدید در حوزه پزشکی، کشاورزی و صنعت کمک می کند.

به طور کلی هر گونه دخالت هوشمندانه بشر در آفرینش به منظور بهبود و عرضه فرآورده‌های گوناگون با استفاده از جانداران زیست‌فناوری، در گروه زیست‌فناوری جای می‌گیرد. بیوتکنولوژی یا زیست فناوری از ترکیب “علم بیولوژی” و “فن تکنولوژی” با رابطه‌های بسیار پیچیده بـه وجود آمده است. در حقیقت زیست فناوری‌ مجموعه‌ای‌ از روشهایی‌ برای‌ تولید، تغییر و اصلاح‌ فراورده‌ها، به‌نژادی‌ گیاهان‌ و جانوران‌ و تولید میکروارگانیسم‌های خاص برای‌ کاربردهای‌ ویژه‌ است که در آن از ارگانیسم‌های‌ زنده و مفید‌ استفاده‌ می‌کنند. بیوتکنولوژی‌ همانند زیست‌ شناسی‌، ژنتیک‌ یا مهندسی‌ بیوشیمی‌ یک‌ علم‌ پایه‌ یا کاربردی‌ نیست‌ که‌ بتوان‌ محدوده‌ و قلمرو آنرا بسادگی‌ تعریف‌ کرد، بلکه شامل‌ حوزه‌ای‌ مشترک‌ از علوم‌ مختلف‌ است‌ که‌ در اثر همپوشانی‌ و تلاقی‌ این‌ علوم‌ با یکدیگر بوجود آمده‌ است‌.

همچنین بیوتکنولوژی‌ معادل‌ زیست‌ شناسی‌ 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 “حیاتی‌” یا انجام‌ یک‌ فرآیند زیستی‌ به روشهای‌ نوین‌ و دقیق‌ با کارآئی‌ بسیار بالا می‌باشد.
بیوتکنولوژی‌ را می‌توان‌ به‌ درختی‌ شبیه‌ کرد که‌ ریشه‌های‌ آن را علومی‌ با قدمت‌ زیاد مانند زیست‌ شناسی‌ مولکولی‌، ژنتیک‌، میکروبیولوژی‌، بیوشیمی‌، ایمونولوژی‌، مهندسی‌ شیمی‌، مهندسی‌ بیوشیمی‌، گیاه‌شناسی‌، جانورشناسی‌، داروسازی‌، کامپیوتر و غیره تشکیل‌ می‌دهند.

به دلیل تأثیرات بسیار بیوتکنولوژی بر روی رفاه و آسایش بشر، دانشمندان بر این باورند که در آینده بیوتکنولوژی یکی از ابزارهای قدرتمند برای موجودیت انسان به شمار خواهد آمد. امروزه دامنه فعالیت بیوتکنولوژی بسیار گسترده است و از تشخیص، پیشگیری و معالجه بیماری تا تولید مواد دارویی، منابع غذایی، محافظت از محیط زیست و حفظ انرژی بوده و زمینه‌های مختلف را شامل می‌شود. زیست فناوری نوین یکی از امیدهای قرن آینده برای رفع بسیاری از نیازهای مختلف بشر و راه حلی برای تامین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان به شمار می‌رود و یکی از هفت رشته کلیدی فناوری جهان در قرن حاضر محسوب می‌شود.

گستردگی‌ کاربرد بیوتکنولوژی‌ در قرن‌ 21 بحدی‌ است‌ که‌، اقتصاد، بهداشت‌، درمان‌، محیط‌زیست‌، آموزش‌، کشاورزی‌، صنعت‌، تغذیه‌ و سایر جنبه‌های‌ زندگی‌ بشر را تحت‌ تأثیر شگرفت‌ خود قرار خواهد داد. بهمین‌ دلیل‌ دانشمندان جهان‌ قرن‌ 21 را قرن‌ بیوتکنولوژی‌ نامگذاری‌ کرده‌اند.

تقسیم بندی دوره های بیوتکنولوژی

در تقسیم‌بندی‌ زمانی‌ می‌توان‌ سه‌ دوره‌ برای‌ تکامل‌ بیوتکنولوژی‌ قائل‌ شد:

1) دوره تاریخی‌ که‌ بشر با استفاده‌ ناخودآگاه‌ از فرآیندهای‌ زیستی‌ به‌ تولید محصولات‌ تخمیری‌ مانند نان‌، لبنیات،‌ ترشیجات‌ و سرکه‌ و غیره‌ می‌پرداخت‌. مصریها در چهار هزار سال‌ قبل‌ با کمک‌ مخمر و خمیر مایه‌ نان‌ می‌پختند. در این‌ دوران‌ فرآیندهای‌ ساده‌ و اولیه‌ بیوتکنولوژی‌ و به‌ویژه‌ تخمیر توسط‌ انسان‌ بکار گرفته‌ می‌شد.

۲) دوره‌ اولیه‌ قرن‌ حاضر که‌ با استفاده‌ آگاهانه‌ از تکنیک‌های‌ تخمیر و کشت‌ میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های‌ مناسب‌ و متعاقباً استفاده‌ از فرمانتورها در تولید آنتی‌بیوتیکها، آنزیمها، اجراء مواد غذایی‌، مواد شیمیایی‌ آلی‌ و سایر ترکیبات‌، بشر به‌ گسترش‌ این‌ علم‌ مبادرت‌ ورزید. در آن‌ دوره‌ این‌ بخش‌ از علم‌ نام‌ میکروبیولوژی‌ صنعتی‌ به خود گرفت‌ و هم‌ اکنون‌ نیز روند استفاده‌ از این‌ فرآیندها در زندگی‌ انسان‌ ادامه‌ دارد. لیکن‌ پیش‌بینی‌ می‌شود به‌ تدریج‌ با استفاده‌ از تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ نوین‌ بسیاری‌ از فرآیندهای‌ فوق‌ نیز تحت‌ تأثیر قرار گرفته‌ و به‌ سمت‌ بهبودی‌ و کارآمدی‌ بیشتر تغییر پیدا کنند.

3) دوره‌ نوین‌ بیوتکنولوژی‌ که‌ با کمک‌ علم‌ “ژنتیک”‌ درحال‌ ایجاد تحول‌ در زندگی‌ بشر است‌. بیوتکنولوژی‌ نوین‌ مدتی‌ است‌ که‌ رو به‌ توسعه‌ گذاشته‌ و روز به وز دامنه‌ وسعت‌ بیشتری‌ به‌ خود می‌گیرد.

از سال‌ ۱۹۷۶ تاکنون روش‌های بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک با انتقال‌ ژنهایی‌ از یک‌ میکروارگانیسم‌ به‌ میکروارگانیسم‌ دیگر آغاز شده است. تا قبل‌ از آن‌ دانشمندان‌ در فرآیندهای‌ بیوتکنولوژی‌ از خصوصیات‌ طبیعی‌ و ذاتی‌ ارگانیسم یا میکروارگانیسم‌ها استفاده‌ می‌کردند، اما در حال حاضر در اثر پیشرفت‌ در رشته‌های زیست‌شناسی‌ مولکولی‌ و ژنتیک‌ و شناخت‌ عمیق‌تر اجزاء و مکانیسم‌های‌ سلولی‌ و مولکولی‌ متخصصین‌ علوم‌ زیستی ‌توانستند تا به‌ اصلاح‌ و تغییر خصوصیات‌ ارگانیسم یا میکروارگانیسم‌ها بپردازند و ارگانیسم‌ یا میکروارگانیسم‌هایی‌ باخصوصیات‌ کاملاً جدید بوجود آوردند تا با استفاده‌ از آنها بتوان‌ ترکیبات‌ جدید را با مقادیر بسیار بیشتر و کارائی‌ بالاتر تولید نمود.

منبع:
بیوتکنولوژی، 1393، شیما اکبری، فصلنامه نقد کتاب، سال اول شماره 1 و 2.
بیوتکنولوژی، 1394، ماهنامه تحلیلی، خبری و آموزشی، شماره 68.

انواع گرایش های بیوتکنولوژی

از تلاقی‌ و پیوند علوم‌ مختلف‌ با بیوتکنولوژی،‌ نام‌ شاخه‌هایی‌ از بیوتکنولوژی‌ بدین ‌ترتیب‌ وضع‌ می‌شود: بیوتکنولوژی‌ پزشکی، بیوتکنولوژی‌ گیاهی (کشاورزی)‌، بیوتکنولوژی‌ دارویی‌، بیوتکنولوژی‌ میکروبی‌، بیوتکنولوژی‌ دریا، بیوتکنولوژی‌ غذایی، بیوتکنولوژی‌ صنعت و محیط زیست، بیوتکنولوژی حیوانی( دام و طیور)، بیوتکنولوژی‌ نفت و غیره را می‌توان نام برد.

رشته بیوتکنولوژی گیاهی

بیوتکنولوژی گیاهی، کاربردهای حال و آینده مهندسی مواد خام حاصل از گیاهان است که شامل: عملکرد محصولات، تغییر ترکیب محصول (اسیدهای چرب، پلی ساکاریدها، پروتیین‌ها، طعم، رنگ، و …) بهبود ترکیب تغذیه‌ای، تبیین ژنهای جدید (پروتیین‌ها، سیستم تثبیت نیتروژن) بهبود قابلیت نگهداری (انبارداری ، عمر نگهداری) کاهش مراحل فرایند، بهبود مقاومت، برطرف کردن مواد نامطلوب، تبدیل جریانات زاید فرایند می‌باشند.

بیوتکنولوژی حیوانی

مطالعه در بخش بیوتکنولوژی حیوانی نیز اهدافی دارد که شامل بالابردن میزان به طور مثال شیر و گوشت حیوانات ، بهبود مقاومت (بیماری)، گوشت و شیر مناسب (شیر بدون لاکتوز یا کم چربی و ترکیب پروتیین گوشت).

رشته بیوتکنولوژی غذایی

کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع غذایی مشارکت بین چند رشته علمی متفاوت از قبیل بیولوژی سلولی ژنتیک میکروبیولوژی، بیولوژی مولکولی، بیوشیمی، مهندسی شیمی و اقتصاد را می‌طلبد. جدای از افزایش حجم مواد غذایی با به کارگیری علم بیوتکنولوژی، یکی از مهمترین جنبه‌های این علم بالا بردن ایمنی و سلامتی مواد غذایی حاصل از میکروارگانیسم‌ها است. ممکن است محصولی از نظر جنبه‌های حسی و غیره از درجه بالایی برخوردار باشد ولی در سوخت و ساز بدن ایجاد اختلال کند. به عنوان مثال گیاهانی که مقاوم به آفت کش شده‌اند، در ساختار آنها مواد حاصل از بی‌اثر کردن آفت کش باقی بماند و ایجاد حساسیت و بیماری کند. به همین خاطر نباید به بیوتکنولوژی مواد غذایی فقط از دید تولید بالا، خواص حسی و بهتر نگاه کرد. بلکه مراحل سوخت وسازی مواد غذایی در بدن باید مورد مطالعه قرار گیرد و ایمنی آنها تایید شود. با توجه به گستره و حیطه عمل بیوتکنولوژی ذکر تمام قابلیت‌ها و توانایی‌های بیوتکنولوژی در بخش کشاورزی و صنایع غذایی محدود به مقاله‌ها و کتابها نمی‌شود.

تغییرات و تحولات چشمگیر و روزمره بیوتکنولوژی همگام با دانش سریع روز، تاثیر عمیقی بر فرایندها، محصولات و کالاهای غذایی، دارویی و بهداشتی می‌گذارد و همگامی این پیشرفتها باعث توسعه و بهبود کالاها و خدمات صنعتی می‌شود.

رشته بیوتکنولوژی میکروبی

بیوتکنولوژی میکروبی یعنی استفاده از ویژگیهای انواع میکروبها در تولید و تجزیه مواد مختلف نظیر هورمون های انسانی . این کار به روش نوترکیبی، از تولید حشره کش های میکروبی، تولید انواع ماکرو مولکولها و استخراج کانی ها تا زدودن مواد زاید سمی در شرایط متعارف، انجام می شود.دانشجویان‌ گرایش‌ “بیوتکنولوژی‌ میکروبی” در زمینه‌ بیوتکنولوژی‌ غذایی‌ و دارویی‌، تولید آنزیم‌ها، پروتئین‌ها، پلی‌ ساکاریدها، قارچ‌ها و مخمرها اطلاعات‌ لازم‌ را به‌ دست‌ می‌آورند. دروس تخصصی ارائه شده برای این گرایش عبارتند از: میکروبیولوژی محیطی، فیزیولوژی میکروارگانیسم ها، پدیده های تخمیری، پروتئین ها و پلی ساکاریدهای میکروبی، بیوتکنولوژی غذایی، بیوتکنولوژی آرکی باکترها، آنتی بیوتیکها، بیوتکنولوژی قارچ ها.

رشته بیوتکنولوژی پزشکی چیست؟ یا زیست فناوری پزشکی چیست؟

یوتکنولوژی پزشکی شاخه‌ای از بیوتکنولوژی است که در آن از تکنولوژی‌های مختلف برای تولید دارو، تشخیص بیماری، درمان و پیشگیری از بیماری‌ها استفاده می‌شود. این فناوری شامل استفاده از سلول‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویرس‌ها به عنوان منابع داروساز، تولید پروتئین‌های مصنوعی به عنوان دارو، گسترش بافت های بدن و سلول های بدن به صورت مصنوعی، تشخیص سریع و دقیق بیماری ها با استفاده از روش های جدید تحقیقات ژنتیک و مولکولی و … محسوب می شود.

رشته بیوتکنولوژی پزشکی و دارویی

یکی از مهم ترین اهداف رشته ارشد بیوتکنولوژی پزشکی بهره گیری از روش های علمی و فنی به کمک عوامل بیولوژیک (مانند میکروارگانیسم ها، یاخته های گیاهی و جانوری و آنزیم ها و …) است. دانش آموختگان ارشد بیوتکنولوژی پزشکی به تولید کالا و خدماتی در زمینه های مختلفی چون کشاورزی، صنایع غذایی، دارویی و پزشکی می پردازند.

کاربرد زیست فناوری در زمینه علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده‌ای مانند ابداع روش‌های کاملاً جدید برای “تشخیص مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی”، “امکان تشخیص پیش از تولد بیماری‌ها و پس از آن”، “ژن‌‌درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری”، “تولید داروها و واکسن‌های نوترکیب و جدید”، “ساخت کیت‌های تشخیصی”، “ایجاد میکروارگانیسم‌های دستکاری شده برای کاربردهای خاص”، “تولید پادتن‌های تک‌دودمانی (منوکلونال)” و غیره را در بر می‌گیرد.
به عنوان مثال دانش آموختگان رشته زیست فناوری پزشکی ( بیوتکنولوژی پزشکی ) قادر خواهند بود به طراحی و تولید واکسن های نوین زیستی، کیت های تشخیصی، آنتی بادی های نوترکیب به منظور درمان و مطالعات سرطان اقدام نمایند.

رشته بیوتکنولوژی صنعت و محیط زیست

دوره کارشناسی ارشد زیست فناوری با گرایش صنعت و محیط زیست مجموعه ای از اصول علوم و فنون در زمینه های مهندسی ژنتیک ، علوم سلولی مولکولی ، توسعه سویه های صنعتی ، فناوری تخمیر ،تولید، جداسازی و خالص سازی مواد زیستی با ارزش ، اصول مهندسی در طراحی فرآیندهای زیستی و کاربرد زیست فناوری در محیط زیست ارائه می شود. فارغ التحصیلان این دوره می‌توانند در زیست فناوری صنعتی ( غذایی، دارویی، تولید اسیدها و حلال های آلی و …) و محیط زیست ، به ویژه در زمینه توسعه و طراحی واحدهای صنعتی و مباحث مهندسی درگیر در آن و همچنین ساخت تجهیزات مورد استفاده در زیست فناوری ، نیاز تخصصی کشور را تا حد زیادی تامین نمایند.

رشته بیوتکنولوژی دریا

بیوتکنولوژی دریایی یکی از حوزه‌های در حال رشد است که با کمک آن، از موجوداتی مانند ماهی، جلبک و یا باکتری‌ها به‌طور مستقیم و غیرمستقیم استفاده می‌شود. مهمترین فواید بیوتکنولوژی دریایی به شرح زیر است:

۱- تولید فرآورده‌های جدید و اصلاح‌شده

۲- فراهم آوردن تکنیک‌های جدید جهت ردیابی، ارزیابی، ذخیره، حفاظت و مدیریت اکوسیستم‌های دریایی

۳- شیلات و پرورش آبزیان (Aquaculture) به صورت پایدار و مطمئن

با توجه به پتانسیل بالای موجود در دریا و تنوع موجودات آبزی، تاکنون محصولات فراوانی از آنها استحصال شده است. مانند مواد دارویی، آنزیم‌ها، مواد مولکولی بیولوژیک، کیت‌های تشخیصی، آفت‌کش‌های زیستی، تولید بیوماس جهت تولید انرژی و غیره.

اکثر این فرآورده‌ها، مانند ترکیبات هالوژنه (ترکیبات برم وید) هستند و نمی‌توان مشابه آن را از موجودات خشکی‌زی به‌دست آورد. علاوه بر این، میکروارگانیزم‌های دریایی، منبع غنی از ژن‌های جدیدی هستند که می‌توان از آنها برای تولید داروها و فرآورده‌های بیولوژیک جدید و دسترسی به اهداف دیگر مانند مانیتورینگ استفاده کرد.

برخی از مواد دارویی و آرایشی که از موجودات دریایی همچون باکتری‌ها، بی‌مهرگان و جلبک‌ها استخراج می‌شوند عبارتند از: داروهای ضدحساسیت (سودوپتروسین‌ها، تاپسنتین‌ها، سایتونمین، مانوآلید)، داروهای ضدسرطان (برایوستانین‌ها، دیسکودرمولاید، الیوتروبین و سارکودیکتین)، آنتی‌بیوتیک‌ها (مارینون) و ملانین‌ها که طیفی از رنگ‌ها هستند که در ساخت صفحات خورشیدی و لنزهای چشمی به‌کار می‌روند.

علاوه بر این‌، فرآورده‌های دیگری نیز از موجودات دریایی به دست می‌آیند: مثلاً قارچ‌کش‌ها و آنتی‌بیوتیک‌هایی که به مرور در بدن آزاد می‌شوند؛ افزودنی‌های غذایی مانند پپتیدهای آنتی‌اکسیدان که از ماهیچه میگو جداسازی شده‌اند؛ پیش‌ماده اسیدآمینه میکوسپورین (MAA) و دزوکسی‌گادوسول که از جلبک‌های دریایی استخراج می‌شوند. از این مواد به‌عنوان افزودنی‌های غذایی و همچنین برای ساخت مواد آرایشی استفاده می‌شود. همچنین، از نوعی خرچنگ (Horseshoe Crab)، ماده‌ای را استخراج کرده‌اند که با لیپوپلی‌ساکاریدهای (LPS) باکتری‌های گرم منفی، واکنش می‌دهد و می‌‌تواند در تشخیص عفونت‌های اولیه در انسان و به‌عنوان ردیاب LPS (پیروژن‌ها)، در فرآورده‌های بیوتکنولوژیک عمل کند.

بیوتکنولوژی نفت

در صنعت نفت نیز از بیوتکنولوژی بترتیب قدمت در تمیز کردن آلودگیهای نفتی، ازدیادبرداشت از مخازن زیر زمینی هیدروکربوری، جلوگیری از خوردگی، و رسوب زدائی مواد معدنی و آلی بهره برداری شده است . و دیگر کاربرد مهم آن در ممانعت از پیشرفت و گسترش معضل مخروطی شدن آب وگاز در اطراف چاه تولیدی میباشد که با انسداد لایه ای از خلل و فرج در سطوح زیرین و فوقانی لایه تولیدی مخزن بوقوع می پیوندد .

استفاده از بیوتکنولوژی درصنعت نفت، مبحث نسبتاً جدیدی می‌باشد که در سال‌های اخیر در دنیا مطرح شده است. در مطلب زیر، مهندس محبعلی، رئیس واحد میکروبیولوژی پژوهشگاه صنعت نفت، به تشریح توانمندی‌های بیوتکنولوژی در این صنعت پرداخته است:
در ارتباط با کاربرد بیوتکنولوژی در صنعت نفت می‌توان دو جنبه را مدنظر قرار داد
نمونه بارز از بحث ارتقای کمی، موضوع MEOR یا Microbial Enhanced Oil Recovery می‌باشد. مبحث ظریف‌تر در استفاده از توانمندی‌های بیوتکنولوژی در صنعت نفت، ارتقای کیفی محصولات نفتی می‌باشد؛ چون جنبه‌های مختلفی در این زمینه وجود دارد که هرکدام ظرافت‌های خاص خود را می‌طلبد. از مهمترین این جنبه‌ها می‌توان به حذف هترو اتم‌های گوگرد و نیتروژن اشاره نمود. در ذیل به بحث پیرامون هر یک از مباحث فوق پرداخته می‌شود:

1- ارتقای کمی 2- ارتقای کیفی

1) استفاده از MEOR در ازدیاد برداشت از مخازن نفت

MEOR در واقع افزایش برداشت از مخازن نفتی با استفاده از میکروارگانیسم‌ها می‌باشد. از آنجایی که پس از استخراج اولیه و ثانویه نفت، قسمت اعظم آن (حدود 80 درصد) در چاه‌ها باقی می‌ماند. لذا روش‌های مختلفی به منظور استخراج مابقی نفت بوجود آمده است که از آن جمله می‌توان از MEOR نام برد.

از آنجایی که شرایط فیزیکی چاه‌های نفت با هم فرق می‌کند، نمی‌توان برای همه آنها از یک نوع میکروارگانیسم استفاده کرد. لذا برای هر چاه بایستی میکروب خاص خود را بکار برد.

همچنین اهمیت استفاده از MEOR در چاه‌های کم‌عمق بدلیل دمای کمتر مخازن، بیشتر است.به‌عنوان مثال در آمریکا چون عمق چاه‌های نفت کم است، MEOR کاربرد زیادی می‌تواند داشته باشد. ولی شرایط استفاده از MEOR در مخازن نفت کشور ما به علت عمق بیشتر که طبیعتاً دمای بیشتری هم دارد حادتر می‌باشد و استفاده از میکروب‌ها را مشکل‌تر می‌سازد. لذا در این مورد بایستی به دنبال باکتری‌های مقاوم به حرارت گشت. به عامل محدودکننده دما باید فاکتورهای افراطی دیگر از جمله فشار، نمک و … افزود.

2) بکارگیری میکروارگانیسم‌ها برای حذف گوگرد و نیتروژن از ترکیبات نفتی

حدود 50 سال است که میکروبیولوژیست‌ها در زمینه حذف ترکیبات هتروسایکلیک و از جمله هترواتم گوگرد از برش‌های نفتی مشغول به تحقیق می‌باشند. اولین پتنتی که در این زمینه وجود دارد، مربوط به تحقیقات زوبل (Zobel) در اوایل دهه 1950 میلادی می‌باشد. تحقیقات در این زمینه ادامه یافت تا اینکه در سال 1989 مسیر 4S در زمینه تجزیه ترکیبات گوگردی توسط دکتر کیلبین (kilbane) در مؤسسه I.G.T (Institute Of Gas Technology) آمریکا، شناسایی شد.

لازم به‌ذکر است که در این مسیر، باکتری‌ها بطور کاملاً اختصاصی و بدون صدمه به اسکلت کربنه، گوگرد را از ترکیب مدل (دی بنزوتیوفن) جدا کرده و رها می‌سازند. محصول نهایی این واکنش منوهیدورکسی‌بی‌فنیل است که در نفت و برش آلی حل شده و در نتیجه ضمن حفظ ارزش حرارتی سوخت، مرحله جداسازی نیز در رآکتور راحت‌تر انجام می‌گیرد. پتنت این مسیر به شرکت Energy Biosystem فروخته شد و این شرکت از آن موقع به‌بعد در زمینه گوگردزدایی از گازوئیل کار کرده است. بعدها این شرکت به ENCHIRA تغییر نام داده است که طی 2 تا 3 سال اخیر، زمینه فعالیت خود را به کار بر روی بنزین نیز شیفت داده است. از جمله کشورهای دیگری که در زمینه گوگردزدایی مشغول به تحقیق می‌باشند، ژاپن، کره و کشور ما می‌باشند.

در رابطه با حذف هترواتم ازت، موضوع بسیار جدیدی است. مسیر 4N نیز توسط دکتر کیلبین شناسایی و کشف شده است. طی این مسیر، ازت از ترکیبات جدا شده و O2 جای آن قرار می‌گیرد که ضمن حذف N2، سوخت نیز بهتر می‌سوزد.

3) استفاده از میکروب‌ها جهت تولید برش‌های نفتی

در این مبحث از میکروارگانیسم‌ها در تولید برش‌های نفتی از منابع تجدید شونده، استفاده می‌شود. مثلاً جبلک‌های میکروسکوپی خاصی کشف شده‌اند که با استفاده از نور و CO2، برش نفتی تولید می‌کنند. جلبک‌هایی را یافته‌اند که 60 تا 70 درصد از جرم سلولی آنها را روغن تشکیل می‌دهد و یا جلبک‌هایی را یافته‌اند که در محیط‌کشت خود، برش نفتی تولید می‌کنند. بنابراین از این طریق می‌توان اولاً سوخت تمیزی را تولید کرد که نیازی به پالایش آنچنانی و در نتیجه تحمیل هزینه گزاف ندارد، ثانیاً نفت را از منابع تجدیدشونده‌ای تولید کرد که انطباق بیشتری با محیط داشته و آلودگی آن کمتر باشد و ثالثاً برش خالص و خاصی را از این طریق تولید کرد. در این رابطه مهندسی ژنتیک نقش بحرانی و حساسی دارد.

4)فرق بیوکراکینگ با تولید برش‌های خالص به طریق میکروبی

در بیوکراکینگ، ترکیبات بزرگتر و بخصوص ترکیبات پارافینی شکسته شده و ترکیبات کوچکتری بوجود می‌آید که در نتیجه آن وزن مولکولی برش نفتی تغییر یافته و ناروانی، کاهش می‌یابد و در نتیجه سوخت بهتر می‌سوزد. در حالی‌که تولید برش‌های خالص نفتی مقوله دیگری است که در بالا ذکر شد.

از آنجایی‌که مرتباً وابستگی صنعت در کشورهای مختلف، به نفت بیشتر می‌شود و درآینده، کشورهای تولیدکننده نفت از جمله کشور ما، با کاهش ذخایر نفتی مواجه خواهند شد، لذا در آن زمان اگر ما تکنولوژی استفاده از MEOR را در اختیار داشته باشیم، می‌توانیم از منابعی که در حال حاضر در دسترس نیستند، استفاده نماییم. لازم به‌ذکر است که حدود 80 درصد ذخایر نفت که پس از استخراج اولیه و ثانویه در مخازن باقی می‌ماند، عملاً قابل استفاده نمی‌باشد که می‌توان با استفاده از روش‌های بیوتکنولوژی، این نفت باقیمانده را استخراج کرد.

در زمینه گوگردزدایی نیز اگر ما بتوانیم در مقیاس صنعتی از بیوتکنولوژی استفاده کنیم، مشکل آلودگی هوا را در شهرهای کشور، حل خواهیم کرد. از آنجایی‌که میزان گوگرد در برش‌های نفتی ما بسیار بالاست و با استانداردهای رو به رشد جهانی مغایرت دارد، استفاده از فرآورده‌های نفتی، مشکلات زیست‌محیطی فراوانی را برای ما به‌وجود خواهد آورد و در صورتی‌که به حل آنها نپردازیم، ‌در آینده مجازات‌های ناشی از نقض قوانین زیست‌محیطی بین‌المللی و همچنین درخواست افکار عمومی، گریبانگیر ما خواهد شد.

برچسب ها : بیوتکنولوژی چیست؟

نگاهی به زیست فناوری در ایران

در ایران نهادهایی همچون پژوهشکده‌های وابسته به نهادهای دولتی و دانشگاهی از جمله جهاد دانشگاهی برای ارتقای سطح این دانش در ایران فعال هستند و تاکنون فعالیت‌های قابل قبولی نیز در این زمینه در ایران اجرا شده به گونه‌ای که توجه سازمان بهداشت جهانی را به خود جلب کرده است .به همین منظور سازمان بهداشت جهانی اجلاس کشورهای تحت پوشش منطقه مدیترانه شرقیEMRO را در زمینه تحقیقات وتولیدات ژنومیکس (یکی از شاخه‌های بیوتکنولوژی است) و بیوتکنولوژی در تهران برگزار کرد. در همین سال برگزاری کنفرانس در تهران، یعنی سال۱۳۸۳در زمینه بیوتکنولوژی شاهد موفقیت وحرکت‌های مثبتی نسبت به سالهای قبل بود.

ورود بیوتکنولوژی به عنوان یکی از شاخه‌های اصلی صنایع نوین در وزارت صنایع و حمایت‌های مرکز صنایع نوین موجب دلگرمی بسیاری از پژوهشگران فعال در این بود. این مرکز در طی مدت کوتاهی که از آغاز به کار آن می‌گذرد، توانسته است نقش بسیار سازنده‌ای را در حمایت از شرکتهای فعال در زمینه بیوتکنولوژی و ترغیب پژوهشگران برای ورود به عرصه تولید ایفا کند. هم چنین حمایت‌های سازمان گسترش و نوسازی صنایع نیز در این سال قابل توجه بود. درهمین سال وزارت بهداشت نیز در بخش معاونت دارو و غذا سیاست توجه به بیوتکنولوژی را در اولویت کاری خود قرار داد. این وزارتخانه بااجرای سیاستهای مدون و تعریف شده خود می‌تواند اثر مهمی در رشد این فناوری داشته باشد که از آن جمله می‌توان به تدوین راهنماهای دارویی بیوتکنولوژی، آیین‌نامه‌ها و شرایط نظارتی و همچنین تدوین آیین‌نامه تولید محصولات بااستفاده از امکانات اجاره‌ای اشاره کرد.

از دیگر موارد فعالیت بیوتکنولوژیک در ایران، به حمایت معاونت تحقیقات و فناوری وزارت بهداشت در ایجاد شبکه‌های بیوتکنولوژی و پزشکی مولکولی که حرکتی ملی و جامع نگر بوده است می‌توان اشاره کرد. هم چنین دفتر همکاریهای فناوری ریاست جمهوری درایجادارتباط با کشورهای خارج و تسهیل در امر بکارگیری نیروی خارجی در زمینه بیوتکنولوژی فعال شده که این امر موجب حذف دیوان سالاری برای شرکتها و وزارتخانه‌های مرتبط با بیوتکنولوژی شده‌است. در کل می‌توان گفت گرچه این مراکز تحقیقاتی فعال شده‌اند اما هنوز پتانسیل‌های بسیاری در ایران برای فعال شدن در حوزه بیوتکنولوژی وجود دارد.

در صورتی می‌توان نتیجه تحقیقات و عملکردها در این مراکز را مثبت ارزیابی کرد که نتایج حاصل از آنها در وضع موجود و رفاه اجتماعی تاثیر گذار شود. هر چند با روندی که امروزه در این حوزه در ایران طی می‌شود رسیدن به چنین چشم اندازی دور نیست.

ضرورت ایجاد رشته بیوتکنولوژی

با توجه به اهمیت بسیار علوم و فناوریهای نوین در توسعه پایدار کشور، ایجاد رشته های مرتبط در این زمینه ها در راستای تربیت نیروی انسانی مورد نیاز انسانی مورد نیاز داای اهمیتی ویژه است. یکی از مهمترین زمینه های علمی و فناوری نوین، زیست فناوری می‌باشد . زیست دارای شاخه های متفاوتی از جمله زیست فناوری با گرایش صنعت و محیط زیست است. آموزش و تربیت نیروی انسانی متخصص در این زمینه با توجه به کاربرد های گسترده آن ، میتواند کمک شایانی به رشد و رونق این زمینه علمی و فناوری در کشور نماید.

منبع:

https://fnst.ut.ac.ir/documents/2225554/3479031