هندسة العمليات الحيوية

أ.م.د.مصطفى رياض محمد عواد الشاهين

قسم التقنيات الاحيائية / كلية العلوم / جامعة الأنبار

Email : ag.mustafa.riyadh@uoanbar.edu.iq

الصفحة الرسمية للكاتب

هو تخصص في التقانة الحيوية و الهندسة الحيوية و الهندسة الكيميائية و الهندسة النباتية. تتناول هندسة العمليات الحيوية تصميم وتطوير المعدات والعمليات لتصنيع منتجات مثل الطعام والأعلاف والأدوية والمواد الغذائية الرياضية وعلوم الأحياء والتصاميم الصناعية، وتتكون من أطياف مختلفة مثل تصميم المفاعلات الحيوية، دراسة المخمرات وغيرها من الفعاليات الحيوية. وتتناول أيضًا دراسة العمليات البيوتكنولوجية المختلفة المستخدمة في انتاج الانزيمات والفيتامينات وتتبع عمل الاحماض الامينيه وتصنيعها وايضها و إنتاجها بيولوجيا لتعظيم الاستفادة من المنتج النهائي ونوعيته. تشتمل هندسة العمليات الحيوية استخدام الخلايا الحية أو مكون فرعي من هذه الخلايا للحصول على منتجات مختلفة بشكل فعال واقتصادي وصديق للبيئة. ويتم ذلك من خلال دراسة العمليات الحيوية المختلفة، مثل تقنيات التخمير والتنقية والاستخراج والتحويل الحيوي.

تشمل تطبيقات هندسة العمليات الحيوية على سبيل المثال لا الحصر، إنتاج الأدوية والمنتجات الحيوية، إنتاج الوقود الحيوي، إنتاج المواد الغذائية، إزالة التلوث البيئي، وتحسين جودة المياه والمواد الكيميائية المستخدمة في العمليات الصناعية. يمكن القول إن هندسة العمليات الحيوية تشمل العديد من التحديات والمجالات المختلفة، وتتطلب معرفة واسعة ومهارات تقنية في العديد من الجوانب الحيوية والهندسية والكيميائية , يشمل ذلك تصميم المفاعلات الحيوية وتحسين كفاءتها واستدامتها، وتحديد وتحسين عمليات التنقية والتخزين والتغليف، وتطوير تقنيات النمذجة والمحاكاة للعمليات الحيوية وتحليل البيانات الحيوية وتطوير البرامج الحاسوبية لتلك التقنيات. تشمل أيضاً التكنولوجيا الحيوية البيئية والتي تستخدم في معالجة النفايات الصناعية والتخلص من الملوثات الكيميائية في الهواء والماء، وكذلك تصميم الأغذية الحيوية والمشروبات والمنتجات الأخرى الحيوية والعديد من التطبيقات الأخرى.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذا العلم الحديث يعتمد بشكل كبير على الأبحاث والابتكارات الجديدة في العلوم الحيوية والكيميائية والهندسية، وهي مجال مهم في تطوير الصناعات الحيوية والمساهمة في تحسين جودة الحياة والحفاظ على البيئة.

ترتبط هندسة العمليات الحيوية بالنبات والغذاء بشكل وثيق، حيث تستخدم هذه الهندسة في تحسين إنتاج الأغذية وتطوير التقنيات المستخدمة في الزراعة والتصنيع الغذائي وتستخدم كذلك في تحسين عمليات إنتاج الأغذية، مثل تحسين صفات النباتات المستخدمة في الإنتاج الزراعي وتطوير تقنيات جديدة للحصاد والتخزين والتجفيف، وتحسين عمليات التصنيع الغذائي وتحسين جودة المنتجات الغذائية والمشروبات. كما تتخدم هذه الهندسة في تطوير تقنيات الزراعة الحيوية، مثل استخدام الأحياء المجهرية في تحسين إنتاج النباتات، وتطوير النباتات المعدلة وراثياً لتحسين إنتاجيتها ومقاومتها للأمراض والظروف البيئية الصعبة.

يعمل هذا العلم أيضاً على تطوير تقنيات جديدة لإنتاج العديد من المنتجات الحيوية، مثل الأدوية النباتية والعلاجات الطبية والفيتامينات والبروتينات والمكملات الغذائية، والتي تعتمد جميعها على الاستخدام الفعال للعمليات الحيوية وتحسين كفاءتها. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هندسة العمليات الحيوية تستخدم في تطوير تقنيات متطورة لتصنيع الأغذية الصحية والمنتجات الطبيعية، والتي تعتمد على استخدام المكونات الطبيعية وتجنب استخدام المواد الكيميائية الضارة والمواد الحافظة، مما يعزز صحة الإنسان ويحمي البيئة.

يرتبط هذا العلم بعلم الأحياء المجهرية (Microbiology) وتحديداً الأحياء المحجرية (Biotechnology) بشكل وثيق، حيث يتم استخدام الأحياء المجهرية لتحسين وتحويل المواد الحيوية إلى منتجات ذات قيمة عالية.

وتتضمن هذه العمليات استخدام الأحياء المجهرية في تصنيع العديد من المنتجات الحيوية، مثل الأدوية الحيوية والأنزيمات والبروتينات والمضادات الحيوية والأغذية المحولة جينياً. وتعمل على تحسين كفاءة هذه العمليات المجهرية، مثل الاستفادة من البكتيريا المختلفة لتحويل النفايات الصناعية إلى منتجات قيمة، أو تحويل النفايات الزراعية إلى وقود حيوي ومنتجات أخرى. وتتضمن أيضاً استخدام الأحياء المجهرية في إنتاج الأغذية المحولة جينياً، مثل الخضروات والفواكه المحسّنة والتي تحمل خصائص معينة، مثل الاحتفاظ بالرطوبة أو المقاومة للآفات والأمراض.

وبهذه الطريقة، تساعد هندسة العمليات الحيوية على تطوير وتحسين تقنيات الأحياء المجهرية لتحويل المواد الحيوية إلى منتجات ذات قيمة عالية، مما يسهم في تحسين الصحة العامة والبيئة وتحسين جودة المنتجات الحيوية.

يعد مجال هندسة العمليات الحيوية نموًا سريعًا ومتطورًا في العالم، ويشهد تطورًا مستمرًا وزيادة في الاهتمام بهذا المجال. وفيما يلي بعض الإحصائيات حول هندسة العمليات الحيوية:

• تشير التوقعات إلى أن حجم سوق هندسة العمليات الحيوية سيتجاوز 25 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2027.
• وفقًا لتقرير صادر عن شركة  Research and Markets، من المتوقع أن ينمو سوق هندسة العمليات الحيوية في العالم بمعدل سنوي يزيد عن 12% خلال الفترة من 2020 إلى 2025.
• يتوقع أن يتزايد الطلب على خريجي هندسة العمليات الحيوية في المستقبل، حيث يتطلب هذا المجال مهارات فنية وعلمية متطورة.
• يعد تطوير وتحسين تقنيات هندسة العمليات الحيوية أمرًا حاسمًا في تطوير الأدوية الحيوية والعلاجات الجينية واللقاحات والأغذية المحولة جينياً.
• يستخدم مهندسو العمليات الحيوية تقنيات متقدمة مثل التحوير الجيني وتقنيات التصوير الحيوي وتحليل البيانات الحيوية والأتمتة لتحسين عمليات التصنيع والتحويل الحيوية.
• يعمل مهندسو العمليات الحيوية في العديد من المجالات مثل الأدوية والأغذية والطاقة والبيئة والزراعة والصناعات الكيماوية.