Biomassza automatizált termesztése
A Festo PhotoBionicCell bioreaktora lehetővé teszi az algák hatékony és nagyszabású fotoszintézisét. Ez a kutatási projekt a jövő ipari biotechnológiájának egy lehetséges megközelítését mutatja be.

 

Az algák kis éghajlatmentők. Már természetes állapotukban is rendkívül hatékony fotoszintetizátorok, és tízszer több szén-dioxidot (CO₂) nyelnek el, mint a szárazföldi növények. Megfelelő érzékelőkkel és irányítástechnikával automatizált bioreaktorokban az algák hatékonysága a szárazföldi növények hatékonyságának százszorosára növelhető. Ez azt mutatja, hogy jelentős potenciállal rendelkeznek az éghajlatsemleges körforgásos gazdaságban.

 

A bioreaktorral az algák automatikusan termeszthetők és növekedésük szabályozható

 

Világunk soha nem látott mértékben változik. A világ népessége növekszik és az éghajlatváltozás következményei már most érezhetők. Csak akkor lesz élhető jövőnk, ha az emberek, az állatok és a növényvilág harmóniában élnek. A Festo ezért tekinti a jövő gazdasági rendszerének a biogazdaságot. "Célunk, hogy a biomassza nagyüzemi termesztésével, az általunk kifejlesztett automata technológiával jelentősen hozzájáruljunk a mai és a jövő generációk életminőségének javításához" – mondja Dr. Elias Knubben, a vállalati kutatás és innováció alelnöke.

A biológia mint inspiráció

A bionikai csapat most a fotoszintézist is alaposabban megvizsgálja. A 2022-es Hannover Messe kiállításon a Festo a PhotoBionicCell projektet az ipari biológia példájaként mutatja be. Az innovatív fotobioreaktorral az algák automatikusan termeszthetők és növekedésük szabályozható.

 

Az olyan, megfelelő érzékelőkkel és vezérlési technológiával automatizált bioreaktorokban, mint a PhotoBionicCell, az algák hatékonysága százszorosára növelhető a szárazföldi növényekéhez képest

 

Az algasejtek a kloroplasztiszukban zajló fotoszintézis révén a napfényt, szén-dioxidot és vizet oxigénné és kémiai energiahordozóvá vagy újrahasznosítható szerves anyagokká alakítják. A Festo automatizálási technológiájával, például az ellenőrzött, optimális gázosítással és keveréssel, az algák százszor több szén-dioxidot képesek megkötni, mint a szárazföldi növények, például a fák vagy a kukorica.

Biológiai újrahasznosítható anyagok az éghajlatsemleges végtermékekhez

Az algák anyagcsere-folyamataik részeként zsírsavakat, színpigmenteket és felületaktív anyagokat termelnek. Ezek felhasználhatók gyógyszerek, élelmiszerek, műanyagok vagy kozmetikumok előállításához szükséges nyersanyagként. A kőolaj-alapú termékekkel ellentétben a bioalapú végtermékek általában biológiailag lebonthatók, és az általános körforgásos gazdasággal összhangban mindig klímasemleges módon újrahasznosíthatók.

 

Optimális folyamatstabilitás: 24 órás működés több fotobioreaktor összes lényeges adatának nyomon követésével
 

 

Például egy samponos flakon előállításához körülbelül egy liter kőolajra van szükség. Ha ezt a flakont használat után elégetik, további három kilogramm CO₂ szabadul fel, így CO₂-mérlege negatív lesz. Ha ehelyett algaalapú bioműanyagot használnak, három kilogramm CO₂-t nyelnek el, amely a flakon ártalmatlanításakor ismét felszabadul. Így a körforgás egyensúlyban van.

Hatékony fotoszintézis a csúcstechnológiás bioreaktorban

A PhotoBionicCell-en végzett munkájuk során a kutatók a Synechocystis kék-zöld alga tenyésztésére összpontosítottak. Ezek színpigmenteket, omega-3 zsírsavakat és polihidroxibutirátot (PHB) termelnek. Ha ezt a PHB-t kivonják, más anyagok hozzáadásával feldolgozható, és például a 3D nyomtatásban felhasználható. A bioreaktorok egyik legnagyobb kihívása, hogy hogyan lehet pontosan meghatározni a biomassza mennyiségét.

 

 

A Festo ehhez a Q.ANT start-up cég által szállított kvantumtechnológiai érzékelőre támaszkodik. Ez valós időben pontos információkat szolgáltat a szervezetek növekedéséről. A mikrofluidika – például a folyadék apró mennyiségeit pontosan szabályozó szivattyúk – alkalmazásával az algákat automatikusan és folyamatosan pumpálják a kvantumszenzorba. A kvantumszenzor képes optikailag elemezni az egyes sejteket, így a biomassza mennyisége pontosan meghatározható. Emellett mesterséges intelligenciát (AI) használ a sejtek életképességének vizsgálatára. Csak ezután lehetséges a folyamat eseményeit előre jelezni, azokra reagálni, valamint ellenőrzött módon beavatkozni.

Szoftveres megoldások a digitalizált laboratóriumhoz

Számos laboratóriumi elemzést eddig kézzel végeztek. Ez lassú és hibákat eredményezhet. Az ilyen laboratóriumi rendszerek automatizálása a jövőben lehetővé teszi, hogy minden szükséges adatot közvetlenül és valós időben lehessen leolvasni. Ennek eléréséhez a PhotoBionicCell saját fejlesztésű szoftvert használ.

A kezelő felület lehetővé teszi több fotobioreaktor megjelenítését az aktuális adathelyzettel és élő képekkel. A paraméterek módosításai és a megfelelő kiértékelések éjjel-nappal és akár távolról is elvégezhetők. A felhasználók így bármikor reagálhatnak a bioreaktorban bekövetkező változásokra, így például az optimális időpontban megkezdhetik a „termés” betakarítását.

Mesterséges intelligencia a további optimalizáláshoz

A Festo fejlesztői mesterséges intelligenciát alkalmaznak az adatok kiértékeléséhez is. Ez lehetővé teszi a bioreaktor optimalizálását az algakultúrák szaporítására vagy a meghatározott növekedési paraméterek fenntartására minimális energiabefektetéssel.

(Képek: Festo)

Okostelefontól a robotikáig - új digitális ökoszisztéma épül
A Xiaomi az MWC Barcelona 2024 rendezvényen bemutatta az új Human x Car x Home stratégia jegyében kifejlesztett okos ökoszisztémáját, amely új fénybe helyezi a technológiai integráció fogalmát.
Már lehet regisztrálni az első ipari digitalizációs fesztiválra
A Smart Manufacturing Festival - "A fejlődés társadalmasítása!" rendezvény több mint 30 helyszínen, mintegy 50 féle program várja a látogatókat 2024. február 26. és március 8. között - közölte az Ipar 4.0 Nemzeti Technológiai Platform Szövetség (NTPSZ).
Kevesebb selejt a digitális kiesztergálófej-beállításnak köszönhetően
A Seco Axiabore és az Axiabore Plus digitális axiális kiesztergálófejek kiküszöbölik a fáradságos, pontatlan kiesztergálófej-beállítást, amely során selejt munkadarabok keletkezhetnek. A széles digitális kijelzőnek köszönhetően a beállítás gyorsan és hatékonyan elvégezhető.
Biztató kilátások a magyar űripar előtt
A 4iG Nyrt. űripari és technológiai érdekeltségeit az iparág globális növekedési lehetőségeit jobban kihasználó önálló társaságba vonja össze. A 4iG Space and Technology Zrt. feladata lesz a cégcsoport érdekeltségébe tartozó űripari- és műholdgyártási, autonóm repülőgépek (UAV) fejlesztésével és gyártásával, drónvédelemmel, továbbá a védelmi digitalizációs szolgáltatásokkal kapcsolatos tevékenységek irányítását.
Megbízható energiaellátás - 100%-os rendelkezésre állás a tápellátásban
Az ágazatok egyre nagyobb mértékű villamosításával, hálózatba szervezésével és automatizálásával egyre nagyobb a függőség a megbízható áramellátási megoldásoktól, hiszen a nem tervezett üzemleállások magas költségeket okoznak. Tarts velünk és tudd meg, hogyan szolgáltass megbízható energiát a váratlan leállások elkerülése érdekében!