استخدامات التكنولوجيا الحيوية في حياتنا اليومية

استخدم الإنسان التكنولوجيا الحيوية ( التقانة الحيوية ) منذ آلاف السنين في صناعة الخبز والجبن والكحول وسواها من أساليب التخمير، وتشير الأدبيات العلمية إلى أن عصر التقانة الحيوية الأول يعود إلى ستة آلاف سنة قبل الميلاد عندما استخدم السومريون والبابليون الخميرة في صناعة الخبز والكحول.

وقد لعبت هذه الأساليب الميكروبيولوجية دوراً هاماً في الاقتصاد المنزلي لفترات طويلة إذ شكلت جانباً هاماً من عمليات التقانة الحيوية مستعملة بذلك البكتريا والخمائر والطحالب والخلايا النباتية والحيوانية.

ومع بداية القرن العشرين المنصرم، حدث تطور مذهل في علم الوراثة والأحياء الدقيقة، وخصوصاً بعد اكتشاف (واطسون) و(كريك) بنية مادة الوراثة عام 1953، وبالتالي عُرِفَت كيفية انتقال الصفات الوراثية عبر الأجيال، وقد أدى ذلك إلى انتشار منتجات التقانة الحيوية ووسائلها في مجالات الحياة كافة، ودخلت تطبيقاتها في حقول الصناعة والزراعة والطب والصيدلة والطاقة والتعدين والبيئة.

وقد عُرفت التكنولوجيا الحيوية بأنها كل تكنولوجيا أو كل أسلوب إنتاجي يستخدم كائنات حية، أو مواد من تلك الكائنات، لعمل أو تعديل منتج لتحسين نباتات أو حيوانات أو لتطوير كائنات دقيقة لاستخدامات محددة، وتعرف أيضاً بأنها الاستخدام المتكامل للعلوم الطبيعية والعلوم الهندسية بوساطة تطبيقات لنظم حيوية في الصناعات بغرض إمداد المجتمع بمنتجات وخلايا مرغوبة.

وتمتاز التقانة الحيوية بأنها أكثر فاعلية وأقل استهلاكاً للطاقة وأقل تلويثاً وسمية وتنتج عنها نفايات أقل، كما أنها تعتمد على مواد متجددة، لذا فهي أكثر قابلية للاستمرار في الطبيعة من العديد من التقانات التقليدية.

وتشمل الاستعمالات البيئية للتقانة الحيوية تقليص تلوث التربة بالكيمياويات ومعالجة المياه وإزالة التلوث بواسطة الخمائر أو الميكروبات، واستخدام النباتات لمكافحة التلوث بالمعادن الثقيلة، ومراقبة البيئة لاكتشاف الملوثات والتخلص من النفايات السامة بطرق مأمونة وفعالة، كما تساهم التقانة الحيوية في التعرض للإشعاعات والكيمياويات والسموم المسببة للسرطان.

ومن جهة أخرى فإن التكنولوجيا الحيوية او التقانة الحيوية مؤهلة لفتح فصل جديد للتراكيب الجديدة للمواد المتلاشية حيوياً ذات المحتوى العالي من النشويات، والتي ربما تكون مؤهلة لإنتاج مواد بلاستيكية جديدة قابلة للتحلل البيولوجي، وهذه هي نقطة البداية لما أصبح يسمى بـالكيمياء الخضراء، التي أعلنتها التكنولوجيا الجديدة.

وتلعب التكنولوجيا الحيوية دوراً هاماً وأساسياً في معالجة الفضلات (النفايات)، مثل معالجة مياه الصرف الصحي والتخلص من الفضلات الصناعية والزراعية لاستهلاكها في إنتاج الطاقة، أو تحويلها إلى مركبات قابلة للتخمر بوساطة الكائنات الحية الدقيقة ثم إلى بروتينات مفيدة.

ومن أهم إنجازات التقانة الحيوية التقليدية الغاز الحيوي الذي ينتج من تخمير الفضلات العضوية لإنتاج طاقة نظيفة، وهو غاز يساهم في تخليص البيئة من مشكلة النفايات، وتعتمد كثير من البلدان مثل الصين على هذا الوقود الحيوي في توليد الكهرباء، كما يستخدم الكحول الناتج من تخمر قصب السكر وقوداً في محركات السيارات، كما في البرازيل التي يزرع فيها قصب السكر بكثرة لإنتاج الكحول، كما يعمل العلماء حالياً على الاستفادة من زيوت بذور بعض النباتات وثمارها، مثل النخيل وعباد الشمس والفستق والزيتون في إنتاج الوقود.

ومن هنا يمكن إنتاج أشكال عديدة من الوقود الحيوي المتجدد، وبضمن ذلك الميثان وغاز الهيدروجين والكحول التي لا تخل بالتوازن البيئي.

كما أن التقانة الحيوية تمكّننا من تصنيع العقاقير والكيميائيات الصناعية بطريقة أقل كلفة، وبقدر من التلوث أقل بكثير من الطرق التقليدية، كما تمضي إمكاناتها إلى مدى أبعد من ذلك، فهي تبشرنا أيضا بكوكبة من المنتجات الحيوية الجديدة التي ستكون جزءاً من الألفية الجديدة.

وقد تتحول النباتات إلى مصانع صغيرة للحصول على مصادر جديدة للمواد الخام اللازمة لصناعة البلاستيك والدهانات والألياف الصناعية والمواد اللاصقة والمنظفات وغيرها.

وتمتاز منتجات التقانة الحيوية بأنها صديقة للبيئة، لأنها قابلة للتحلل البيولوجي ومصادرها متجددة، وحديثاً قامت مجموعة من العلماء بتطوير مادة لاصقة من نشاء الذرة، ومن المتوقع أن تشكل هذه المادة بديلاً اقتصادياً وبيئياً للمواد اللاصقة ذات الأصل البترولي.

وفي دراسة أخرى أُنتِجَت منظفات ذات أصل نباتي، وقد أثبتت هذه المنظفات كفاءة عالية في إزالة الشحوم والتنظيف، كما تمكن العلماء من استخلاص مادة رغوية من البكتين الموجود في لب الحمضيات وقشورها، ويمكن استخدام هذه المادة في صناعة المنظفات بعد إضافة بعض العوامل السطحية إليها.

وفي هذا السياق، من المعروف أن النشاء والسكريات المستمدة من الذرة وغيره من النباتات تُعَد الأساس لعمليات تطوير البوليميرات الحيوية الجديدة، التي تستخدم في صناعات النسيج والأقمشة والأثاث، فمثلاً قام العلماء بتطوير سلالات من البكتريا المهندسة وراثياً لهضم الغلوكوز المستمد من الذرة وتحويله إلى مبلمرات تستخدم في العديد من الصناعات، وتجرى حالياً دراسات لإنتاج مواد تدخل في صناعة مواد التجميل والأدوية وغيرها.

ومن أهم ما أعلن عنه حديثاً قيام فريق من الباحثين بإنتاج مادة بلاستيكية من النباتات قابلة للتحلل البيولوجي يمكن أن تكون لها آفاق مستقبلية تجارية، فقد نجح الباحثون بمعاملة أو مقابلة المورثات في نباتات الجرجير والكولزا، وتوصلوا إلى إنتاج هذا البلاستيك الذي من الممكن أن يستخدم في صناعة التغليف، وهو قابل للتحلل بعد الاستعمال، على عكس المواد البلاستيكية المستعملة في الوقت الحاضر، التي تسبب مشاكل بيئية مختلفة ومتنوعة.

وخلاصة القول إن إنتاج مواد مثل المذيبات والمنظفات والمواد اللاصقة والبلاستيك وغيرها، من النباتات، باستخدام التقانة الحيوية – يقلل من الاعتماد على المواد الخام ذات الأصل البترولي، الأمر الذي من شأنه أن يساهم في الحفاظ على سلامة البيئة.

عن موقع ملتقى المهندسين العرب