Bioprocédé

Définition

Un bioprocédé est un processus qui utilise des cellules vivantes (enzymes, chloroplastes, bactéries, etc.) pour provoquer les changements physiques ou chimiques souhaités dans un process. La photosynthèse est un bioprocédé. Les bioprocédés exploitent différentes formes de biocatalyses pour des biotraitements.

Un bioprocédé :

Exemple de flux de travail dans la technologie des bioprocédés pour la production de bioproduits (biogaz, biocarburant, bioplastiques, etc.) par biotraitement avec des bioréacteurs.

Explications

Le transport de matière et d'énergie est essentiel pour de nombreux processus biologiques et environnementaux. Différents domaines, de la fabrication alimentaire à la conception thermique des bâtiments et des dispositifs médicaux au contrôle de la pollution et au réchauffement climatique, nécessitent de comprendre comment la matière et l'énergie peuvent être transportées à travers les matériaux.

Le biotraitement offre une alternative verte et durable à la production chimique à base de combustibles fossiles. Cependant, le développement des usines cellulaires est actuellement trop inefficace pour permettre au biotraitement de devenir compétitif en termes de coûts.

La biologie des systèmes peut rationaliser la conception des usines en combinant des ensembles de données à l'échelle du génome avec des modèles informatiques pour caractériser le métabolisme.

Pour accroître la contribution de la biologie des systèmes, l'analyse et l'interprétation des données omiques à grande échelle doivent être plus rapides et plus précises, et la force prédictive des modèles métaboliques in silico doit être améliorée.

Ceci peut être réalisé en développant de nouvelles méthodes de calcul pour l'analyse des données, telles que l'apprentissage automatique, et en intégrant dans les modèles des structures de régulation qui coordonnent le métabolisme. En augmentant la force prédictive des modèles, le coût et le temps de développement de l'usine de cellules peuvent être réduits.

Le biotraitement offre une approche durable et verte de la production de produits chimiques. Cependant, un goulot d'étranglement dans l'introduction des bioprocédés est le développement d'usines cellulaires, qui est coûteux et prend du temps. Une approche de biologie des systèmes peut accélérer la conception d'usines cellulaires en utilisant des analyses à l'échelle du génome parallèlement à la modélisation mathématique pour caractériser et prédire la physiologie cellulaire. Cette approche peut piloter des cycles de conception, de construction, de test et d'apprentissage mis en oeuvre par des ingénieurs métaboliques pour optimiser les performances de l'usine cellulaire. La rationalisation de la phase de conception nécessite une compréhension plus claire du métabolisme et de sa régulation, qui peut être obtenue en utilisant une caractérisation omique quantitative et intégrée, parallèlement à des méthodes analytiques plus avancées.

L'impact actuel de la biologie des systèmes offre des défis liés à la réduction de l'écart entre le biotraitement et les méthodes plus traditionnelles de production chimique.

En rapport avec "bioprocédé"

• biocatalyse

  

  La biocatalyse est le processus chimique par lequel des enzymes ou d'autres catalyseurs biologiques effectuent des réactions entre des composants organiques.

• biocatalyseur

  

  Un biocatalyseur est une macromolécule naturelle qui accélère une réaction biochimique. Les catalyseurs naturels (biologiques) sont, par exemples, les enzymes...

• photosynthèse

  

  La photosynthèse est le bioprocédé qui transforme des substances organiques (CO₂, eau) en sucre tout en dégageant de l'oxygène O₂ grâce à l'énergie apportée...

• catalyse

  

  Une catalyse est un processus chimique qui consiste en l'accélération cinétique d'une réaction chimique grâce à une substance appelée catalyseur, qui ne subit...