Z bioreaktorjem je alge mogoče avtomatizirano gojiti in nadzorovati njihovo rast. V ta namen se tekočina za alge črpa navzgor v površinske zbiralnike, v katerih se enakomerno porazdeli in nato steče nazaj v kultivator. Med tem kroženjem celice alg s fotosintezo v svojih kloroplastih pretvarjajo sončno svetlobo, ogljikov dioksid in vodo v kisik ter kemične vire energije ali organske sekundarne surovine. Na ta način se biomasa prideluje v zaprtem krogu na zelo učinkovit način, ki varčuje z viri.
Da bi ustvarili najboljše možne pogoje za mikroorganizme, je v igri interakcija preizkušene tehnologije krmiljenja in regulacije z najnovejšimi komponentami za avtomatizacijo. Celovit koncept uplinjanja zagotavlja, da se ogljikov dioksid, pridobljen iz zraka, enakomerno porazdeli v krožeči biološki tekočini.
Velik izziv pri bioreaktorjih je natančna določitev količine biomase. Pri tem se naši razvijalci zanašajo na senzor kvantne tehnologije iz zagonskega podjetja Q.ANT. Ta zagotavlja natančne informacije o rasti organizmov v realnem času. Alge se vanj dovajajo samodejno in neprekinjeno s pomočjo mikrofluidike družbe Festo. Kvantni senzor lahko optično zazna posamezne celice, tako da je mogoče natančno določiti količino biomase. Poleg tega preveri tudi vitalnost celic. Le tako se je mogoče na procesne dogodke odzvati s predvidevanjem in ukrepati.
Odvisno od hranil, s katerimi je oskrbljena biomasa alg, nastajajo maščobne kisline, barvni pigmenti in površinsko aktivne snovi kot produkti njihovih presnovnih procesov. Ti služijo kot surovine za proizvodnjo zdravil, hrane, plastike, kozmetike ali goriv. V nasprotju z izdelki na osnovi nafte se končni izdelki na biološki osnovi običajno lahko biološko razgradijo in – v skladu s celovitim krožnim gospodarstvom – vedno reciklirajo na podnebno nevtralen način.
Pri delu na projektu PhotoBionicCell so se naši raziskovalci osredotočili na gojenje modrozelene alge Synechocystis. Proizvaja barvne pigmente, maščobne kisline omega-3 in polihidroksibutirinsko kislino (PHB). Ta pridobljeni PHB se lahko z dodajanjem drugih snovi predela v filament za 3D-tiskanje. S to sodobno proizvodno tehnologijo je mogoče v kratkem času izdelati kompleksne oblike trajnostnih plastičnih komponent ali embalaže. V PhotoBionicCell so na primer nameščene določene pritrdilne sponke iz bioplastike.
V laboratorijih se je do zdaj veliko analiz opravljalo ročno. To je zamudno in lahko privede do napak. Z avtomatizacijo takšnih laboratorijskih naprav bi lahko v prihodnosti vse potrebne podatke odčitavali neposredno in v realnem času, raziskovalci pa bi se lahko bolj posvetili svojim glavnim nalogam.
PhotoBionicCell dopolnjuje posebej razvita programska oprema. Nadzorna plošča omogoča kartiranje več fotobioreaktorjev s trenutnimi podatki in posnetki v živo. To pomeni, da se lahko ročno spreminjanje parametrov in ustrezno vrednotenje izvajata 24 ur na dan, tudi na daljavo. Tako se lahko uporabniki kadar koli odzovejo na spremembe v bioreaktorju in na primer sprožijo pobiranje proizvodov ob optimalnem času.
Digitalizirani laboratorij dopolnjuje aplikacija za razširjeno resničnost. S tabličnim računalnikom je mogoče resničnost razširiti na vizualizacijo tehničnih procesov, procesnih parametrov in informacij o procesih znotraj bioreaktorja.