Mit der Automatisierungstechnik von Festo lässt sich Biomasse hocheffizient, ressourcenschonend und im großen Maßstab kultivieren. (Bild: Festo)
Auf der Hannover Messe 2023 präsentiert Festo mit der BionicCellFactory den nächsten Schritt auf dem Weg zur Industrialisierung der biologischen Transformation. Mit der Automatisierungstechnik von Festo lässt sich Biomasse hocheffizient, ressourcenschonend und im großen Maßstab kultivieren. Alles, was wir gegenwärtig unter immensem CO₂-Ausstoß aus Erdöl herstellen, können wir auch nachhaltig aus Algen gewinnen. Mit der BionicCellFactory zeigt Festo den ganzheitlichen Bioprozess – von der optimierten Kultivierung der Algen mit dauerhafter Überwachung und Analyse über die Ernte bis hin zur Weiterverarbeitung und Veredelung verschiedener Bestandteile. Die gewonnene Biomasse kann in der Chemie-, Lebensmittel- oder Pharmaindustrie eingesetzt werden.
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Klima- und Ressourcenschutz sind zwei der großen Herausforderungen unserer Zeit. Wie können wir der Atmosphäre CO₂ entziehen und dabei aktiv zum Klimaschutz beitragen? Wie können wir unseren Materialverbrauch verringern, mehr Stoffe wiederverwerten und zugleich alternative Rohstoffe erschließen? Bei Festo beschäftigen wir uns seit geraumer Zeit mit diesen Fragen und gehen dabei neue Wege: „Wir übertragen unser Know-how der Automatisierungstechnik auf biologische Prozesse. Auch hier ist die Natur unser großes Vorbild. Sie lehrt uns Ressourceneffizienz, da sie keine Verschwendung und keinen Abfall kennt. Im Zusammenspiel biologischer und technischer Prozesse skalieren und beschleunigen wir Lösungsansätze aus dem Laborformat und bringen diese zur industriellen Anwendung“, erklärt Dr. Elias Knubben, Vice President Corporate Research and Innovation.
Algen sind kleine Klimaretter. Sie binden zehnmal mehr Kohlendioxid (CO₂) als Landpflanzen. In Bioreaktoren mit entsprechender Sensorik, Regelungstechnik und Automatisierung kann die Effizienz der Algen auf das Hundertfache von Landpflanzen gesteigert werden.
Die Zelle als Fabrik
Lebende Zellen sind die kleinsten Fabriken der Welt. Mittels Photosynthese wandeln Algenzellen in ihren Chloroplasten Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser in Sauerstoff und chemische Energieträger bzw. organische Wertstoffe um.
Optimierte Wachstumsbedingungen durch Automatisierung
Mit unserer Automatisierungstechnik lässt sich die Biomasse im geschlossenen Kreislauf hocheffizient, ressourcenschonend und im großen Maßstab kultivieren. Alles, was wir gegenwärtig unter immensem CO₂-Ausstoß aus Erdöl herstellen, können wir auch nachhaltig aus Algen gewinnen. Sie sind kleine Klimaretter, da sie zehnmal mehr CO₂ binden als Landpflanzen. Durch ihre automatisierte Kultivierung in Bioreaktoren lässt sich dieser Wert nochmals um den Faktor zehn steigern. Die gewonnene Biomasse kann in der Chemie-, Lebensmittel- oder Pharmaindustrie eingesetzt werden.
Ganzheitlicher Prozess bis hin zur Ernte und Veredelung
Mit dem Projekt PhotoBionicCell hat Festo 2022 seinen ersten Bioreaktor zur automatisierten Kultivierung von Algen vorgestellt. In diesem Jahr geht das interdisziplinäre Bionik-Team noch weiter. Es zeigt mit der BionicCellFactory einen ganzheitlichen Bioprozess – von der optimierten Kultivierung der Algen im großen Maßstab mit dauerhafter Überwachung und Analyse über die Ernte bis hin zur Weiterverarbeitung und Veredelung verschiedener Bestandteile. Im Gegensatz zu chemischen Prozessen ganz ohne hohe Temperaturen, hohe Drücke und Giftstoffe.
Warum Nachhaltigkeit wichtig ist
Nachhaltigkeit ist in unserer heutigen Welt von entscheidender Bedeutung, aus vielen Gründen, hier sind 10 Gründe, warum Nachhaltigkeit wichtig ist:
- Schutz der Umwelt: Nachhaltigkeit bedeutet, dass wir unseren Planeten und seine Ressourcen schützen und bewahren, damit er auch für zukünftige Generationen erhalten bleibt.
- Vermeidung von Klimawandel: Nachhaltige Praktiken können dazu beitragen, den Klimawandel zu verlangsamen und die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren.
- Ressourcenschonung: Nachhaltigkeit fordert uns auf, unsere Ressourcen sinnvoll zu nutzen und zu erhalten, um eine nachhaltige Zukunft zu gewährleisten.
- Wirtschaftliche Stabilität: Nachhaltigkeit kann langfristige wirtschaftliche Stabilität fördern, indem sie sicherstellt, dass wir unsere Ressourcen vernünftig nutzen und verwalten.
- Gesellschaftliche Verantwortung: Nachhaltigkeit fordert uns auf, Verantwortung für unsere Handlungen und Auswirkungen auf die Gesellschaft zu übernehmen.
- Verbesserung der Lebensqualität: Nachhaltige Praktiken können dazu beitragen, die Lebensqualität der Menschen zu verbessern, indem sie gesunde Lebensbedingungen und eine sichere Umgebung schaffen.
- Schutz der Biodiversität: Nachhaltigkeit zielt darauf ab, die Biodiversität und Artenvielfalt zu erhalten und zu schützen.
- Langfristige Nachhaltigkeit: Nachhaltigkeit zielt darauf ab, langfristig zu planen und zu handeln, um sicherzustellen, dass zukünftige Generationen eine lebenswerte Welt vorfinden.
- Schaffung von Arbeitsplätzen: Nachhaltige Praktiken können neue Arbeitsplätze schaffen, indem sie neue Technologien und Methoden fördern.
- Verbraucherschutz: Nachhaltigkeit fordert uns auf, Produkte und Dienstleistungen zu nutzen, die unter Berücksichtigung sozialer, ökologischer und wirtschaftlicher Aspekte hergestellt wurden, um den Verbraucherschutz zu fördern.
Produktionssysteme der Zukunft
Die BionicCellFactory als Modellfabrik ist die universelle Blaupause für ganzheitliche Produktionssysteme der Zukunft. Mithilfe der Automatisierungstechnik von Festo lässt sie sich beliebig groß skalieren. Um den zukünftigen Bedarf an nachwachsenden Rohstoffen zu decken, braucht es Bioreaktoren mit einem Fassungsvermögen von mehreren tausend Litern. Damit die Anlagen zuverlässig die gewünschten Größenordnungen von Biomasse produzieren können, ist Expertise in Prozessautomation gefragt.
Portfolio für die biologische Transformation
Festo entwickelt mit seinen Kunden intelligente Schaltschranklösungen für Bioreaktoren und baut sein Portfolio weiter aus. In der Prozesssteuerung sorgt der Automatisierungsspezialist für eine stabile und präzise Prozessführung mit höchster Produktivität. Dazu zählen optimierte Begasungs- und Fütterungsstrategien, Regelalgorithmen, Softsensoren zur Biomassebestimmung in Echtzeit sowie Systemkonzepte für biobasierte Produktionsprozesse.
Außerdem wird Festo Anlagenbetreiber mit Diagnose, Wartung und Steuerung aus der Ferne über die Cloud unterstützen. Wenn in Zukunft weltweit eine Vielzahl modularer Produktionseinheiten zur Rohstoffgewinnung und zur Kohlenstofffixierung aufgebaut und betrieben werden, sind robuste Wertschöpfungsprozesse und eine einfache Bedienung der Anlagenmodule wichtig.
Neue Berufsfelder für neue Technologien
Hochqualifiziertes technisches Personal und Biotechnologen sind aber nicht überall verfügbar. Hierfür analysiert Festo Didactic bereits den neuen Wissensbedarf, um interdisziplinäre Verknüpfungen zu definieren und innovative Ausbildungsberufe, Studiengänge sowie Zusatzqualifikationen in den Bereichen Biomechatronik, Biointelligenz und Nachhaltigkeit zu etablieren.