- 30 juni 2022
- | Bron: Motion Control
Geautomatiseerde algenkweek redt ons van CO2
Op de Hannover Messe kwam Festo alweer met een nieuwe vondst van hun bionische researchafdeling. De PhotoBionicCell is een bioreactor die fotosynthese bij algen efficiënt en op grote schaal mogelijk maakt. Zo kunnen die tot 100 keer efficiënter worden, en uitzicht bieden op een klimaatneutrale, circulaire economie.
Algen
Algen zijn als extreem efficiënte fotosynthesizers kleine klimaatredders. Ze absorberen 10 keer meer koolstofdioxide (CO2) dan landplanten. In bioreactoren met geschikte sensoren, controletechnologie en automatisatie kan hun efficiëntie tot 100 keer worden verhoogd. Het PhotoBionicCell-researchproject van Festo toont een potentiële aanpak voor de industriële biologisatie van de toekomst.
tot 100x meer CO2-opname
Het bionicateam bij Festo bestudeerde fotosynthese en stelde op de Hannover Messe 2022 met de PhotoBionicCell een innovatie fotobioreactor voor. Met deze kunnen algen automatisch worden gekweekt, met gecontroleerde groei. De cellen van de algen zetten door fotosynthese zonlicht, CO2 en water om in zuurstof en chemische energiedragers of organisch herbruikbare materialen. Met de automatisatietechnologie voor o.a. optimaal vergassen en mengen kunnen de algen tot 100 keer meer CO2 absorberen dan landflora als bomen of maïs.
Efficiënte fotosynthese
Tijdens het onderzoek en werk aan de PhotoBionicCell focusten de onderzoekers op de kweek van de blauwgroene algen Synechocystis. Deze algen produceren kleurpigmenten, omega 3 vetzuren en polyhydroxybutyraat (PHB). Bij extractie van de PHB kan dit worden verwerkt met toevoeging van andere substanties om gebruikt te worden bij bv. 3D-printing. Biogebaseerde eindproducten kunnen meestal ook biologisch worden afgebroken en gerecycleerd op een klimaatneutrale manier.
High-tech bioreactor
quantumsensoren
Een grote uitdaging voor bioreactoren is het exact bepalen van het biomassavolume. Daarvoor rekent Festo op de quantumtechnologiesensor van start-up Q.ANT. Deze biedt accurate informatie over de groei van organismes in realtime. Met gebruik van microfluïdica (zoals pompen die heel exacte kleine vloeistofvolumes beheren) worden de algen automatisch en continu in de sensor gepompt. De quantumsensor kan optisch individuele cellen analyseren zodat men de hoeveelheid biomassa precies kan bepalen. Daarnaast maakt de sensor ook gebruik van artificiële intelligentie (AI) om de vitaliteit van de cellen te onderzoeken. Alleen zo wordt het mogelijk om te anticiperen en reageren op procesgebeurtenissen en om op een gecontroleerde manier in te grijpen.
Software voor gedigitaliseerd labo
Laboanalyses werden tot nu toe veelal manueel uitgevoerd. Dit is natuurlijk een trage manier die bovendien ook kan leiden tot fouten. De automatisering van dergelijke labsystemen zal in de toekomst mogelijk maken om alle benodigde data meteen en in realtime te lezen.
De PhotoBionicCell maakt gebruik van inhouse ontwikkelde software. Het dashboard kan meerdere fotobioreactoren afbeelden met de huidige gegevenssituatie en live beelden. Parameterveranderingen en de bijhorende evaluaties kunnen de klok rond, en zelfs vanop afstand, worden gemaakt. Zo kunnen gebruikers inspelen op veranderingen in de bioreactor op elk moment. Dit maakt bijvoorbeeld het starten van de oogst op het optimale moment mogelijk.
AI voor verdere optimalisatie
De evaluatie van data doen de ontwikkelaars bij Festo met behulp van AI. Op die manier kan de bioreactor worden geoptimaliseerd voor het vermenigvuldigen van de algencultuur of om specifieke groeiparameters aan te houden met een minimale energie-input.
BIOLOGISCHE INSPIRATIE
Met de PhotoBionicCell is Festo niet aan haar proefstuk toe. De firma kijkt naar bio-economie als het economische systeem voor de toekomst. De insteek is dat een leefbare toekomst enkel mogelijk is wanneer mensen, dieren en planten in harmonie kunnen samenleven. De researchafdeling Bionica haalde eerder ook al veel inspiratie uit de natuur voor het creëren van bionische robots en grijpers.
