생물공정은 살아있는 세포나 효소를 이용하여 원하는 제품을 생산하는 공정입니다. 이는 바이오 제조의 핵심 동력입니다. 사용되는 세포는 인슐린을 생산하는 박테리아, 에탄올을 생산하는 효모, 항체를 생산하는 포유류 세포 등이 될 수 있습니다. 효소는 세제 생산에 필요한 아밀라아제나 바이오 연료 생산에 필요한 셀룰라아제 등이 될 수 있습니다. 생산물은 의약품, 식품 원료, 화학물질, 연료 등이 될 수 있습니다.

생물공정은 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다. 세포 또는 효소와 같은 생촉매가 반응을 수행합니다. 원료는 반응에 필요한 물질을 제공합니다. 생물반응기는 제어된 환경을 제공합니다. 후처리 공정은 생성물을 정제합니다. 각 구성 요소는 수율, 비용 및 품질 측면에서 최적화되어야 합니다. 온도, pH 또는 영양소 농도의 작은 변화도 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

생물학적 공정은 화학적 공정보다 지속가능성이 높은 경우가 많습니다. 낮은 온도와 압력에서 진행되고, 재생 가능한 원료를 사용하며, 유해 폐기물 발생량도 적습니다. 하지만 생물학적 공정이라고 해서 무조건 친환경적인 것은 아닙니다. 물과 에너지를 소비하고, 바이오매스 폐기물을 발생시키기도 합니다. 따라서 생물학적 공정의 이점을 확실히 확인하려면 전 생애 주기 분석이 필요합니다.

산업계가 화학 합성의 생물학적 대안을 모색함에 따라 이 분야는 성장하고 있습니다. 하지만 규모와 비용이라는 과제가 남아 있습니다. 실험실에서 효과적인 공정이 10만 리터 규모의 탱크에서도 안정적이고 경제적으로 작동해야 합니다. 바로 이 부분에서 생물공정 엔지니어링의 역할이 중요해집니다.