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)

Új tulajdonságú anyagok, eltérő elveken működő eszközök - ez a nanotechnológia
A nanotechnológia vívmányai mára az élet és a tudomány minden területén jelen vannak a hétköznapi naptejektől az élelmiszer- és ruhaiparon át a génsebészetig. A globális nanotechnológiai piac értéke 2025-re elérheti a 306 milliárd eurót.
Káosztól a kontrollig: komplex modellek megszelídítése
Önnel is megesett már, hogy összeomlott a szoftvere egy nagy összeállítási modell betöltésekor? Vagy, hogy az alkatrészmodellek nem kapcsolódtak az ERP-vel? Előfordult-e már Önnel, hogy nem tudott lefuttatni bizonyos vizsgálatokat a komplex termékeken, mint például tömegszámítás, vagy ütközésvizsgálat?
BMW GROUP CAREERS IN FEBRUARY
At the BMW Group, everything starts with passion. It turns a profession into a vocation. It drives us to keep reinventing mobility and bring innovative ideas onto the roads. Enthusiasm for joint projects turns a team into a strong unit where every opinion is valued. It is only when expertise, highly professional processes and enjoyment of work unite that we can shape the future together.
Technológiák, melyekre már most érdemes figyelmet fordítani
Háború, járvány, recesszió, válság. Vállalat legyen a talpán, aki ilyen körülmények között jól tud teljesíteni. A krízisben azonban ott van a lehetőség is, hiszen aki megtalálja a legjobb módszert a túlélésre, az versenyelőnyre tehet szert.
A BMW a jövőbe a dolgozóit is magával viszi
Gőzerővel halad a BMW Group Gyár Debrecen építése, ahol elsőként a keleti adatközpont épületét fogják átadni, várhatóan egy hónapon belül, ahova átadás után az informatikai részleg fog beköltözni.