Le biotecnologie, classiche e soprattutto moderne, possono trovare applicazioni in moltissimi ambiti, proprio grazie alla versatilità della “materia prima” che utilizzano, ovvero le cellule o gli enzimi. Per semplificare i vari campi di applicazione è possibile usare un codice di colori, che li identifica nelle diverse categorie.
Biotecnologie rosse
Collegate alla medicina, sono principalmente utilizzate per la salute umana. Grazie alle nuove tecnologie è possibile per esempio cercare di riparare o di ricostruire parti di tessuti o organi danneggiati, o progettare un farmaco prevedendone l'assorbimento da parte dell’organismo. Spesso, infatti, un farmaco che si è dimostrato essere efficiente in provetta (in vitro) non lo è stato altrettanto in vivo. La progettazione del nuovo farmaco parte spesso dal “disegnare” la molecola stessa (design) in modo che abbia le caratteristiche chimico-fisiche necessarie allo scopo, capace cioè di raggiungere il bersaglio corretto ed evitare di essere attaccato e degradato dal sistema immunitario.
Un’altra applicazione è la terapia genica, ovvero l’utilizzo delle tecniche derivanti dal DNA ricombinante per inserire nelle cellule del paziente un gene, in modo da controbilanciare, silenziare o eliminare l’allele che causa la malattia. Anche la diagnosi di un tumore può essere facilitata da particolari molecole sintetizzate in grado di legare selettivamente una massa tumorale, come nel caso degli anticorpi monoclonali. La produzione di vaccini e antitumorali rappresenta, quindi, un settore importante per le biotecnologie rosse. Una nuova frontiera è quella di ingegnerizzare lieviti e piante esprimenti i geni che codificano per questi farmaci (nel caso in cui siano proteine) in modo da somministrarli più facilmente. Una applicazione di questo principio risolverebbe il problema della mancanza della catena del freddo (utile per il corretto mantenimento) nei paesi più poveri, poichè lieviti liofilizzati o frutta sono in grado di resistere più tempo rispetto ai vaccini tradizionali.
Biotecnologie verdi
Questa categoria comprende tutte le applicazioni collegate all’agricoltura, come la sintesi di biofertilizzanti e biopesticidi in grado limitare l'impatto sull’ambiente senza ridurre la propria efficacia. Le piante si presentano inoltre come candidate ideali per la manipolazioni genetiche, in quanto dotate di grande variabilità e versatilità. L'applicazione di biotecnologie sulle coltivazioni può portare a un miglioramento delle caratteristiche richieste dal mercato (es. un aspetto più appetibile, tempi di conservazione più lunghi, maggiore produttività e resistenza ai parassiti). Inoltre è possibile favorire l’ibridazione di piante dalle particolari caratteristiche che in natura non potrebbero compiere quest’azione, o la cui ibridazione non sarebbe controllata.
Biotecnologie bianche
In questa classe si inseriscono le biotecnologie industriali che utilizzano mezzi biologici per la produzione di un prodotto commerciale o di consumo di massa. Le applicazioni sono molteplici e si basano principalmente sul fatto che le cellule e gli enzimi necessitano di condizioni operative blande (pH, temperatura, solventi, etc.), con un risparmio in termini di denaro, tempo e infrastrutture, riducendo allo stesso tempo gli scarti inquinanti e l’uso di acqua. I settori di applicazione sono molteplici: alimentare, cosmetico, energetico, ecc.
In generale si può considerare la produzione di enzimi come settore trainante delle biotecnologie bianche, in quanto il fatturato annuo, tra i vari comparti industriali, risulta il più elevato: ciò è legato all’adattabilità degli enzimi stessi e al fatto che le altre biotecnologie (tra cui la stessa industriale) li utilizzano largamente.
Altri “colori” per etichettare settori in cui si utilizzano biotecnologie sono: il blu, per le tecniche che coinvolgono organismi acquatici; il grigio, per le applicazioni di tipo ambientale (come la salvaguardia della biodiversità e la rimozione di inquinanti) e il giallo, che comprende le tecnologie computazionali e logiche che studiano le connessioni interne a una cellula.