Che cos'è un bioreattore?
Un bioreattore è un contenitore che viene utilizzato per contenere organismi allo scopo di sfruttare i loro processi biochimici naturali. Un esempio semplice e ben noto di bioreattore è un serbatoio di fermentazione per birra, in cui alcuni microrganismi sono incoraggiati a prosperare, facendo fermentare il contenuto del serbatoio e creando un prodotto finale utilizzabile. Esistono numerosi tipi di bioreattori e vengono utilizzati per svariati scopi, dal trattamento dei rifiuti solidi alla produzione di prodotti farmaceutici.
In un bioreattore discontinuo, tutto viene aggiunto immediatamente in un ambiente controllato e sigillato e le reazioni biochimiche possono eseguire il loro corso prima dell'apertura del reattore in modo che il contenuto possa essere estratto e utilizzato, smaltito o ulteriori processi. Altri operano con un metodo a flusso continuo, in cui i materiali fluiscono costantemente attraverso il bioreattore. Gli impianti di trattamento dei rifiuti, ad esempio, utilizzano il flusso continuo per elaborare rifiuti solidi.
Una serie di criteri deve essere soddisfatta quando viene costruito un bioreattore. Affinché il dispositivo sia efficace, le condizioni devono essere strettamente controllate, il che significa che ci devono essere modi per moderare la temperatura, i livelli di luce, l'umidità, l'ossigeno e altri componenti dell'ambiente. È anche importante isolare il contenuto dai contaminanti in modo che il bioreattore funzioni correttamente e che non si verifichino reazioni avverse. Nella birra, ad esempio, l'introduzione di microrganismi sbagliati può causare l'acidità della birra.
La conversione di rifiuti organici come il compost o i rifiuti solidi è un'applicazione comune per i bioreattori. Se costruito correttamente, il reattore può accelerare notevolmente il processo di guasto, il che contribuisce all'efficienza complessiva. I bioreattori sono anche usati per promuovere la crescita, come ad esempio nella produzione di colture di tessuti o nella coltivazione di funghi specifici utilizzati in campo farmaceutico. In alcuni casi, potrebbe essere necessario ideare un dispositivo personalizzato per soddisfare le esigenze specifiche di una particolare applicazione, nel qual caso sono in genere richieste le competenze di un biochimico.
I ricercatori escogitano costantemente nuovi usi per la tecnologia dei bioreattori. Ad esempio, questi dispositivi potrebbero potenzialmente essere utilizzati per produrre energia o per far crescere innesti di tessuto e ossa. La produzione chimica può fare molto affidamento sui bioreattori, a seconda dei composti fabbricati, così come l'elaborazione su larga scala di compost e rifiuti di cantiere per i comuni. Numerosi esperimenti sono stati condotti anche con bioreattori in ambienti difficili come lo spazio per conoscere meglio i processi biochimici e generare utili informazioni scientifiche.