Co to jest bioreaktor?
Bioreaktor to pojemnik służący do przechowywania organizmów w celu wykorzystania ich naturalnych procesów biochemicznych. Prostym i dobrze znanym przykładem bioreaktora jest zbiornik fermentacyjny do piwa, w którym niektóre mikroorganizmy są zachęcane do rozwoju, powodując fermentację zawartości zbiornika i tworząc użyteczny produkt końcowy. Istnieje wiele rodzajów bioreaktorów i są one wykorzystywane do różnych celów, od przetwarzania odpadów stałych po produkcję farmaceutyków.
W bioreaktorze okresowym wszystko jest dodawane od razu do kontrolowanego i szczelnego środowiska, a reakcje biochemiczne mogą przebiegać przed otwarciem reaktora, aby zawartość mogła zostać wyekstrahowana i wykorzystana, usunięta lub poddana dalszym procesom. Inne działają w oparciu o metodę ciągłego przepływu, w której materiały stale przepływają przez bioreaktor. Na przykład oczyszczalnie ścieków wykorzystują ciągły przepływ do przetwarzania odpadów stałych.
Podczas budowy bioreaktora należy spełnić szereg kryteriów. Aby urządzenie było skuteczne, warunki muszą być ściśle kontrolowane, co oznacza, że muszą istnieć sposoby na umiarkowane temperatury, poziomy światła, wilgotność, tlen i inne elementy środowiska. Ważne jest również odizolowanie zawartości od zanieczyszczeń, aby bioreaktor działał prawidłowo i aby nie wystąpiły działania niepożądane. Na przykład w piwie wprowadzenie niewłaściwych mikroorganizmów może spowodować kwaśne piwo.
Konwersja odpadów organicznych, takich jak kompost lub odpady stałe, jest powszechnym zastosowaniem w bioreaktorach. Przy prawidłowo zbudowanym reaktorze może znacznie przyspieszyć proces rozkładu, co przyczynia się do ogólnej wydajności. Bioreaktory są również stosowane do pobudzania wzrostu, jak na przykład w produkcji kultur tkankowych lub hodowli określonych grzybów wykorzystywanych w farmaceutykach. W niektórych przypadkach może być konieczne opracowanie niestandardowego urządzenia w celu spełnienia określonych potrzeb konkretnego zastosowania, w którym to przypadku zwykle wymagane są umiejętności biochemika.
Naukowcy nieustannie opracowują nowe zastosowania technologii bioreaktorów. Na przykład, urządzenia te mogłyby potencjalnie zostać wykorzystane do wytwarzania energii lub do wzrostu przeszczepów tkanek i kości. Produkcja chemiczna może w dużym stopniu opierać się na bioreaktorach, w zależności od wytwarzanych związków, podobnie jak przetwarzanie na dużą skalę kompostu i odpadów stoczniowych dla gmin. Przeprowadzono również wiele eksperymentów z bioreaktorami w trudnych środowiskach, takich jak przestrzeń kosmiczna, aby dowiedzieć się więcej o procesach biochemicznych i wygenerować przydatne informacje naukowe.