การแปลงทางชีวภาพ

การแปลงทางชีวภาพหรือที่เรียกว่าการแปลงทาง ชีวภาพ คือ การแปลงสารอินทรีย์ เช่น ของเสียจากพืชหรือสัตว์ ให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถใช้งานได้หรือแหล่งพลังงานโดยกระบวนการหรือตัวแทนทางชีวภาพ เช่น จุลินทรีย์บางชนิด ตัวอย่างหนึ่งคือ การผลิตคอร์ติโซน ในอุตสาหกรรม ซึ่งขั้นตอนหนึ่งคือ การแปลงทางชีวภาพของโปรเจสเตอโรนเป็น 11-อัลฟา-ไฮดรอกซีโปรเจสเตอโรน โดยRhizopus nigricansอีกตัวอย่างหนึ่งคือการแปลงทางชีวภาพของกลีเซอรอลเป็น 1,3-โพรเพนไดออลซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มานานหลายทศวรรษ

ตัวอย่างอื่นของการแปลงทางชีวภาพคือการแปลงวัสดุอินทรีย์เช่น ของเสียจากพืชหรือสัตว์ ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้ได้หรือแหล่งพลังงาน โดยกระบวนการหรือตัวแทนทางชีวภาพ เช่นจุลินทรีย์ บางชนิด สารทำลายบางชนิดหรือเอนไซม์

ในสหรัฐอเมริกา กลุ่ม Bioconversion Science and Technology ดำเนินการวิจัยและพัฒนาแบบสหสาขาวิชาสำหรับ การประยุกต์ใช้การประมวลผลทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับ กระทรวงพลังงาน (DOE) โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับชีวมวล การประมวลผลทางชีวภาพเป็นการผสมผสานระหว่างสาขาวิชาวิศวกรรมเคมี จุลชีววิทยา และชีวเคมี บทบาทหลักของกลุ่มคือการตรวจสอบการใช้จุลินทรีย์ กลุ่มจุลินทรีย์ และเอนไซม์จุลินทรีย์ในการวิจัยพลังงานชีวภาพ กระบวนการแปลง เอทานอลเซลลูโลส ใหม่ ทำให้ความหลากหลายและปริมาณของวัตถุดิบที่แปลงทางชีวภาพได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ปัจจุบัน วัตถุดิบประกอบด้วยวัสดุที่ได้มาจากขยะจากพืชหรือสัตว์ เช่น กระดาษ เศษพลาสติก ยาง ผ้า วัสดุก่อสร้างขยะมูลฝอยในเขตเทศบาลตะกอนน้ำเสียเป็นต้น

1 - การไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ - แหล่งวัตถุดิบเพียงแหล่งเดียว เช่น หญ้าสวิตช์ ผสมกับเอนไซม์ที่มีฤทธิ์แรง ซึ่งจะเปลี่ยนวัสดุเซลลูโลสบางส่วนให้เป็นน้ำตาล ซึ่งสามารถนำไปหมักเป็นเอทานอลได้GenencorและNovozymesคือสองบริษัทที่ได้รับเงินทุนจากกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาสำหรับการวิจัยเพื่อลดต้นทุนของเซลลูเลส ซึ่งเป็นเอนไซม์สำคัญในการผลิตเอทานอลจากเซลลูโลสด้วยกระบวนการนี้

2 - การหมักก๊าซสังเคราะห์ - ส่วนผสมของวัตถุดิบที่มีน้ำไม่เกิน 30% ถูกทำให้เป็นก๊าซในสภาพแวดล้อมที่ปิดเป็นก๊าซสังเคราะห์ที่มีคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ก๊าซสังเคราะห์ที่เย็นลงแล้วจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้โดยการสัมผัสกับแบคทีเรียหรือตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ BRI Energy, LLC ^[1]เป็นบริษัทที่มีโรงงานนำร่องในเมืองเฟย์เอตต์วิลล์ รัฐอาร์คันซอ ซึ่งปัจจุบันใช้การหมักก๊าซสังเคราะห์เพื่อแปลงขยะหลากหลายชนิดเป็นเอทานอล หลังจากการเปลี่ยนเป็นก๊าซแล้ว แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน ( Clostridium ljungdahlii ) จะถูกใช้เพื่อแปลงก๊าซสังเคราะห์ ( CO , CO ₂และH ₂ ) เป็นเอทานอล ความร้อนที่เกิดจากการเปลี่ยนเป็นก๊าซยังใช้ในการผลิตไฟฟ้าส่วนเกินร่วมด้วย

3 - CORS ^[2]และ Grub Compostingเป็นเทคโนโลยีที่ยั่งยืน^[3]ที่ใช้สิ่งมีชีวิตที่กินสารอินทรีย์เพื่อลดและแปลงขยะอินทรีย์เป็นวัตถุดิบอาหารคุณภาพสูงและวัสดุที่มีน้ำมันสูงสำหรับอุตสาหกรรมไบโอดีเซล^[4] องค์กรที่ริเริ่มแนวทางใหม่ในการจัดการขยะได้แก่EAWAG , ^[5] ESR International, ^[6] Prota Culture ^[7]และ BIOCONVERSION ^[8]ซึ่งสร้าง ระบบ e -CORS® ^[9]เพื่อตอบสนองความต้องการในการจัดการขยะอินทรีย์ขนาดใหญ่และความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อมทั้งในเมืองและการทำฟาร์มปศุสัตว์ ระบบที่ออกแบบมาประเภทนี้เป็นนวัตกรรมที่สำคัญที่แสดงโดยการปรับเปลี่ยนการบำบัดอัตโนมัติ ซึ่งสามารถปรับเงื่อนไขของระบบให้เข้ากับชีววิทยาของสารกำจัดขยะที่ใช้ ปรับปรุงประสิทธิภาพและพลังของเทคโนโลยีนี้