Chemia i Biznes

W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Konfiguracja makiety

Rozwój biologii syntetycznej

2021-03-22  / Autor: Lux Research

Biologia syntetyczna (SynBio) stanowi połączenie biologii molekularnej i inżynierii, a jej celem jest projektowanie i tworzenie sztucznych systemów biologicznych wzorowanych na naturalnych. Swoje zastosowanie może mieć również w odniesieniu do przemysłu chemicznego.

 

Przywołana dziedzina nauki pojawiła się jako alternatywa dla tradycyjnej syntezy petrochemicznej w zastosowaniach rolno-spożywczych, kosmetycznych i higieny osobistej, chemikaliach i produktach konsumenckich. Skuteczne wykorzystanie możliwości SynBio wymaga zrozumienia właściwej strategii dla każdej z różnych propozycji wartości, które może zaoferować, w tym korzyści marketingowych, korzyści dla środowiska, nowatorskich produktów, tańszej i elastycznej produkcji. W następnej dekadzie SynBio będzie ewoluować, począwszy od wytwarzania niszowych produktów o „zielonych” referencjach, poprzez tworzenie nowych molekuł niedostępnych przy obecnej technologii, aż do opracowywania innowacyjnych modeli biznesowych opartych na rozwoju szczepów i fermentacji jako usłudze.

Jednocześnie też biologia syntetyczna ma bardzo duży potencjał jako alternatywna metoda produkcji chemikaliów.

Metoda do zastosowania w przemyśle chemicznym

Podczas gdy tradycyjna synteza petrochemiczna doprowadziła do produkcji wielu chemikaliów i materiałów na skalę komercyjną, to ograniczenia technologii, a także jej rzeczywiste i domniemane złe skutki skłoniły naukowców do zbadania również metod biologicznych. Biologiczne katalizatory (enzymy) oferują bowiem lepsze szybkości reakcji, selektywność i wydajność, a ponadto nie wymagają wysokich temperatur ani ciśnień.

Możliwe jest dzięki nim przetwarzanie biomasy, odpadów lub innych surowców bardziej przyjaznych dla środowiska – a wszystko to z szansą na uzyskanie certyfikatu „naturalnego” pochodzenia biologicznego.

W ciągu ostatniej dekady opracowano narzędzia biologiczne, od inżynierii genetycznej po syntezę DNA, aby ułatwić kreowanie organizmów wykorzystujących fermentację do wytwarzania różnych pożądanych cząsteczek z cukrów lub innych biologicznych surowców. W rezultacie wzrosło zainteresowanie i aktywność w podejściu zwanym biologią syntetyczną. Powstały firmy warte setki milionów dolarów, które generują lawinę innowacji.

Pomimo swoich zalet SynBio nie jest do wszystkiego

Nie wszystkie syntezy nadają się do fermentacji; określone zastosowanie może nie być odpowiednie z jednego lub dwóch powodów.

Mikroorganizmy mogą nie być w stanie metabolizować pożądanego surowca. Chociaż może to stanowić wyzwanie dla niektórych surowców, takich jak ropa naftowa, to drobnoustroje w naturalny sposób metabolizują cukier w celu wytworzenia różnorodnych celów chemicznych, a wiele rodzajów biomasy można przekształcić w cukry.

Geny mogą nie istnieć, aby wytworzyć docelowy związek. Chociaż drobnoustroje można łatwo modyfikować genetycznie, aby wytwarzać różnorodne związki, to jednak niektórym z nich brakuje kodu genetycznego do produkcji. Być może uda się rozwinąć niezbędne geny, ale niektóre cząsteczki są bardziej dostępne niż inne.

Szczególnie dobrze jednak metody biologii syntetycznej działają w odniesieniu do produktów naturalnych i produktów enancjomerycznych. W przypadku produktów pochodzenia naturalnego, jeśli szukane geny znajdują się w naturze, to synteza wymaga mniejszego wysiłku poprzez fermentację mikrobiologiczną.

Jeśli zaś chodzi o produkty enancjomeryczne, to są one środkami farmaceutycznymi dostępnymi w jednej konkretnej postaci enancjomerycznej. Większość cząsteczek biologicznych występuje tylko w jednej z wielu postaci chiralnych, więc różne enancjomery chiralnej cząsteczki leku wiążą się inaczej z docelowymi receptorami.

Słabiej zaś metody biologii syntetycznej sprawdzają się przy okazji związków nieorganicznych: generalnie bowiem drobnoustroje najlepiej przekształcają źródło węgla w produkt zawierający węgiel oraz w przypadku węglowodorów – większość surowców fermentacyjnych to utlenione związki węgla – od cukru po CO2. Wytwarzanie czystych węglowodorów jest mniej wydajne ze względu na konieczność usuwania tlenu.

SynBio oferuje szereg korzyści w zastosowaniach przemysłowych i konsumenckich

Umiejętność modyfikowania drobnoustrojów do produkcji chemikaliów na żądanie to ważna sprawa dla technologa, ale jaki jest biznesowy argument przemawiający za zastosowaniem podejścia SynBio w stosunku do tradycyjnej chemii syntetycznej, która jest znana od dawna? Zidentyfikować można tutaj następujące aspekty:

  • korzyści marketingowe: produkty mogą być sprzedawane jako „naturalne” lub „biologiczne”, co podkreśla korzyści dla środowiska;
  • walory środowiskowe: metody produkcji mają mniejszy wpływ na środowisko, zwłaszcza w odniesieniu do zmniejszonego śladu węglowego;
  • nowatorskie produkty: dla niektórych zastosowań biologia syntetyczna może wytwarzać produkty, które nie mają istniejącej dotychczas ścieżki produkcyjnej; produkty te mogą mieć lepszą wydajność niż wcześniejsze odpowiedniki;
  • tańsza produkcja: metody biologii syntetycznej mogą skutkować niższymi kosztami w porównaniu do istniejących już technologii;
  • elastyczna produkcja: proste wyłączenie drobnoustrojów w danym fermentorze oznacza wytworzenie nowego związku ze zmianą wyposażenia lub przeprojektowaniem instalacji, co pozwala na produkcję wielu różnych związków w małej ilości i/lub zmianę produkcji w zależności od zapotrzebowania rynkowego.

Istniejące korzyści

W przypadku chemikaliów korzyści środowiskowe są najbardziej odpowiednią propozycją budowania wartości dla metod fermentacji. Perspektywa wykorzystania biomasy jako surowca do produkcji chemicznej może pomóc w zmniejszeniu emisji CO2 i stać się standardem w branży, która to branża podlega coraz większej kontroli pod kątem swego wpływu na środowisko.

Biorąc pod uwagę, że produkty specjalistyczne są produkowane w mniejszych wolumenach, istnieje możliwość obniżenia kosztów istniejących produktów, czego przykładem jest choćby biotechnologiczna firma Genomatica, która wykorzystuje redukcję kosztów jako propozycję wartości dla swojego 1,4-butanodiolu i kaprolaktamu.

Istnieją pewne możliwości opracowania nowych chemikaliów z wykorzystaniem fermentacji, takich jak kwas bursztynowy i kwas furandikarboksylowy (FDCA).

Nowatorskie chemikalia najlepiej nadają się do zastosowań specjalistycznych, ponieważ wyzwania związane ze skalą i rozwojem rynku doprowadziły do licznych niepowodzeń wśród tych producentów, którzy zajmują się produkcją chemikaliów masowych pochodzących z procesu fermentacji.


CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 1/2021 DWUMIESIĘCZNIKA "CHEMIA I BIZNES". ZAPRASZAMY.


 


biotechnologiabadania i rozwój

Podoba Ci się ten artykuł? Udostępnij!

Oddaj swój głos  

Ten artykuł nie został jeszcze oceniony.

Dodaj komentarz

Redakcja Portalu Chemia i Biznes zastrzega sobie prawo usuwania komentarzy obraźliwych dla innych osób, zawierających słowa wulgarne lub nie odnoszących się merytorycznie do tematu. Twój komentarz wyświetli się zaraz po tym, jak zostanie zatwierdzony przez moderatora. Dziękujemy i zapraszamy do dyskusji!


WięcejSklep

“Chemia i Biznes” nr 4/2021

Nowość!Dostęp online

35.00 zł

"CiB. Rynek Kosmetyczny i Chemii Gospodarczej" nr 3/2021

Nowość!Dostęp online

25.00 zł

"CiB. Rynek Kosmetyczny i Chemii Gospodarczej" nr 2/2021

Dostęp online

25.00 zł

Książka: Surfaktanty i ich zastosowanie w produktach kosmetycznych

Nowość!

95.00 zł

Wpis zaawansowany w Katalogu Firm

Nowość!Dostęp online

861.00 zł

Artykuł sponsorowany

Nowość!Dostęp online

2,460.00 zł

Książka: Atlas Mikrobiologii Kosmetyków

Nowość!

94.00 zł

WięcejNajnowsze

Więcej aktualności





WięcejNajpopularniejsze

Więcej aktualności (192)



WięcejPolecane

Więcej aktualności (97)





WięcejSonda

Czy Twoja firma zmaga się z podwyżkami cen surowców?

Zobacz wyniki

WięcejW obiektywie