Unsere Erde verändert sich in nie dagewesenem Maße. Die Weltbevölkerung wächst, die Folgen des Klimawandels sind spürbar. Wir erhalten uns eine lebenswerte Zukunft nur, wenn Menschheit, Tier- und Pflanzenwelt in einem harmonischen Gleichgewicht leben. Daher betrachten wir bei Festo die Bioökonomie als Wirtschaftssystem der Zukunft. Unser Anspruch ist, einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität heutiger und kommender Generationen zu leisten – durch die Kultivierung von Biomasse im großen Stil durch unsere Automatisierungstechnik.
Wenn wir es schaffen, in Kreisläufen zu wirtschaften, entstehen Innovationsräume, von denen Mensch und Umwelt zugleich profitieren. Kreislaufwirtschaft bedeutet, bei möglichst geringem Ressourceneinsatz kohlendioxidneutral zu produzieren. Die Idee dahinter ist, lebende Materie als biologische Basis energieeffizient zu kultivieren, sodass sich daraus Rohstoffe gewinnen und zu Produkten weiterverarbeiten lassen. Diese sollen letztlich in den natürlichen Kreislauf zurückgegeben werden.
Im Lernunternehmen Festo betrachten wir die Biologie seit Jahrzehnten als Inspirationsquell und Lehrmeister. Im Laufe der Jahre kreierten und entwickelten unsere Bioniker eine Vielzahl technologischer Innovationen. Durch die dabei gesammelten Erfahrungen, unserer Automatisierungstechnik und unserem Know-how in der Regelungstechnik sind wir ein optimaler Partner für die Kultivierung von Biomasse im industriellen Stil.
Mit dem biotechnologischen System BionicHydrogenBattery zeigt Festo einen völlig neuen, vollautomatisierten Lösungsansatz für die energieeffiziente Speicherung und den risikoarmen Transport eines der Energieträger der Zukunft: Wasserstoff. Er wird mit Hilfe von Bakterien in Ameisensäure umgewandelt – und das im Vergleich zu bisherigen Verfahren bei milden Temperaturen und geringem Druck.
Die energieeffiziente und risikoarme Speicherung von Wasserstoff bietet hierbei großes Potenzial. Sie erlaubt es uns, Wasserstoff dann herzustellen und zu speichern, wenn genug nachhaltig erzeugte Energie vorhanden ist – beispielsweise im Sommer oder in wind- und sonnenreichen Ländern – und ihn zurückzugewinnen, wenn er für die Energieerzeugung benötigt wird.
Ein Beispiel industrieller Biologisierung ist unser 2022 entwickelter Photobioreaktor. Mit Expertise, Know-how und Komponenten von Festo lassen sich Biomassen verschiedener Algenarten im geschlossenen Kreislauf kultivieren: hocheffizient, ressourcenschonend, automatisiert. Die pflanzlichen Algenzellen setzen bei ihrer Photosynthese Tageslicht und Kohlendioxid aus der Umgebungsluft in chemische Energieträger bzw. organische Wertstoffe um.
Die so entstandenen Stoffe lassen sich dann als Ausgangsmaterial für Pharmazeutika, Verpackungen, Nahrungsmittel, Kraftstoffe oder Kosmetika verwenden und schließlich klimaneutral rückführen. Denn anders als bei Produkten, die auf Erdölbasis hergestellt sind, geben diese beispielsweise nur das Kohlendioxid frei, das zuvor aus der Luft entnommen und im Bioreaktor gebunden wurde.
Mit der BionicCellFactory zeigen wir einen auf 80 Liter skalierten, ganzheitlichen Bioprozess – von der optimierten Kultivierung der Algen mit dauerhafter Überwachung und Analyse über die Ernte bis hin zur Weiterverarbeitung und Veredelung verschiedener Bestandteile – ohne hohe Temperaturen und Drücke oder Giftstoffe.
Die BionicCellFactory als Modellfabrik ist die universelle Blaupause für ganzheitliche Produktionssysteme der Zukunft. Dank unserer Automatisierungstechnik lässt sie sich beliebig groß skalieren, um den zukünftigen Bedarf an nachwachsenden Rohstoffen zu decken.
Bioprozesse werden immer wichtiger für die Industrie, da sie nachhaltige Alternativen zu herkömmlichen Produktionsprozessen darstellen sowie die Herstellung neuer Produkte ermöglichen.
Mit BioTech Automation präsentiert Festo eine Übersicht von bereits erhältlichen Komponenten und Lösungen anhand ausgewählter Kultivierungsprozesse, die in zwei Bioreaktoren dargestellt werden: einem Algenreaktor am Beispiel von Chlorella vulgaris sowie einem Edelstahlreaktor für die Kultivierung von Mikroorganismen wie E. coli. Des Weiteren wird ein modulares Lernkonzept gezeigt, ein Lernreaktor.
Unverzichtbare Begleiter der biologischen Transformation sind die Digitalisierung, künstliche Intelligenz und Quantensensorik. Mithilfe dieser Methoden lassen sich die Daten aus Bioreaktoren innerhalb kürzester Zeit optimieren. Erst wenn die automatisierte Kultivierung von Biomassen zuverlässig, kostengünstig und qualitativ einwandfrei abläuft, wird deren Bioproduktion in großem Stil marktfähig und kann die erwünschten Umwelteffekte erzielen. Hierfür forschen wir im Verbund mit anderen Unternehmen und Instituten.
Eine große Herausforderung in der Biotechnologie ist das exakte Messen der Biomasse. Sie ist wichtig, um die Fütterung und Begasung der Mikroorganismen optimal zu regeln. Festo forscht mit Partnern aus der Wissenschaft und Industrie an einem kostengünstigen Rechner zur Ermittlung der Biomasse in Echtzeit. Die Lösung von Festo ist ein Softsensor zur Schätzung der Biomasse. Aus vorhandenen Messdaten wie Temperatur, Druck, pH-Wert liefert er wichtige Informationen zum Stand der Biomasse in Echtzeit. Daraus können die Experten beispielsweise ableiten, wann sie die Mikroorganismen füttern oder ernten sollten.
Festo ist auch Teil des Kompetenzzentrums Biointelligenz. Dieser Zusammenschluss der wichtigsten Forschungseinrichtungen und einiger Vorreiterunternehmen möchte die biologische Transformation hin zu nachhaltigen Ökosystemen gestalten. Diesen interdisziplinären Ansatz wollen wir aus der Region Stuttgart in die Welt tragen.
Hochqualifiziertes technisches Personal und Biotechnologen für eine Vielzahl an Bioreaktor sind aber nicht überall verfügbar. Vor diesem Hintergrund werden wir Anlagenbetreiber einerseits mit Ferndiagnose, -wartung und -steuerung im Rahmen von Cloud-Lösungen unterstützen.
Andererseits analysieren wir den neuen Wissensbedarf, um interdisziplinäre Verknüpfungen zu definieren sowie innovative Ausbildungsberufe, Studiengänge und Zusatzqualifikationen in den Bereichen Biomechatronik, Biointelligenz und Nachhaltigkeit zu etablieren. Der Paradigmenwechsel betrifft zukunftsweisende Geschäftsfelder und berufliche Anforderungen gleichermaßen.
Deshalb stellen wir bereits jetzt die Weichen für die biologische Transformation der Ökonomie hin zur umweltgerechten Kreislaufwirtschaft. Denn nur mit Bildung lassen sich die global anstehenden Herausforderungen des 21. Jahrhunderts verantwortungsvoll bewältigen.