Algen zijn kleine klimaatredders. Al tijdens hun natuurlijke fotosynthese buiten zijn ze uiterst efficiënt en binden ze tien keer meer kooldioxide (CO₂) dan landplanten. In bioreactoren met passende sensoren, besturingstechniek en automatisering kan de efficiëntie van algen worden verhoogd tot het honderdvoudige van dat van landplanten. Ze bieden grote mogelijkheden voor een klimaatneutrale kringloopeconomie. In het onderzoeksproject PhotoBionicCell tonen wij een mogelijke aanpak voor de industriële biologisering van morgen.
Met de bioreactor kunnen algen automatisch worden gecultiveerd en kan hun groei worden gecontroleerd. Daartoe wordt de algenvloeistof omhoog gepompt in de oppervlaktecollectoren, waar ze in een gelijkmatige stroom wordt verdeeld en vervolgens terugstromen naar de cultivator. In deze kringloop zetten de algencellen zonlicht, kooldioxide en water door middel van fotosynthese in hun chloroplasten om in zuurstof en chemische energiedragers of organische materaielen. Zo wordt de biomassa in een gesloten kringloop op een zeer efficiënte manier en met zo min mogelijk natuurlijke hulpbronnen gecultiveerd.
Om de best mogelijke omstandigheden voor de micro-organismen te creëren, wordt beproefde regel- en besturingstechniek gecombineerd met de modernste automatiseringscomponenten. Een integraal begassingsconcept zorgt ervoor dat het aan de lucht onttrokken kooldioxide gelijkmatig wordt verdeeld in de circulerende biovloeistof.
Een grote uitdaging bij bioreactoren is het nauwkeurig bepalen van de hoeveelheid biomassa. Hiervoor vertrouwen onze ontwikkelaars op een kwantumtechnologiesensor van de start-up Q.ANT. Die levert nauwkeurige en realtime informatie over de groei van de organismen. De algen worden automatisch en continu toegevoerd met microfluïdica van Festo. De kwantumsensor is in staat om individuele cellen optisch te detecteren zodat de hoeveelheid biomassa precies bepaald kan worden. Bovendien wordt de vitaliteit van de cellen onderzocht. Alleen dan is het mogelijk met vooruitziende blik op procesgebeurtenissen te reageren en de regeling/besturing aan te passen.