การปกป้องสภาพอากาศและทรัพยากรคือความท้าทายที่ยิ่งใหญ่สองประการในยุคของเรา ทุกอย่างที่เราผลิตจากน้ำมันดิบที่มีการปล่อย CO2 ในปริมาณมากสามารถหาได้อย่างยั่งยืนจากสาหร่าย ด้วย BionicCellFactory เราแสดงกระบวนการทางชีวภาพแบบครบวงจร – ตั้งแต่การเพาะเลี้ยงสาหร่ายอย่างเหมาะสมด้วยการตรวจสอบและวิเคราะห์อย่างถาวร ไปจนถึงการเก็บเกี่ยว ตลอดจนการแปรรูปเพิ่มเติมและการปรับแต่งส่วนประกอบต่างๆ
เราจะลด CO2ในบรรยากาศและมีส่วนร่วมอย่างจริงจังในการปกป้องสภาพอากาศได้อย่างไร? เราจะลดการใช้วัสดุของเรา รีไซเคิลวัสดุมากขึ้น และในเวลาเดียวกันพัฒนาวัตถุดิบทางเลือกได้อย่างไร? เราได้หาคำตอบของคำถามเหล่านี้มาระยะหนึ่งแล้วและกำลังเริ่มต้นใหม่: เราถ่ายทอดความรู้ของเราในเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติไปสู่กระบวนการทางชีวภาพ
เซลล์ที่มีชีวิตเป็นโรงงานที่เล็กที่สุดในโลก ในระหว่างการสังเคราะห์แสง เซลล์สาหร่ายจะเปลี่ยนแสงแดดและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศโดยรอบให้เป็นทั้งแหล่งพลังงานเคมีและวัสดุอินทรีย์แบบรีไซเคิล สาหร่ายคือตัวช่วยรักษาสภาพอากาศขนาดเล็ก เนื่องจากจับกับ CO2ได้มากกว่าพืชบกถึงสิบเท่า ด้วยการเพาะปลูกแบบอัตโนมัติในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ ค่านี้สามารถเพิ่มได้ถึง 10 เท่า
ด้วยเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติของเรา ชีวมวลสามารถเพาะเลี้ยงในวงจรปิดได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง ประหยัดทรัพยากรและในปริมาณมาก ชีวมวลที่ได้สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเคมี อาหาร หรือยาได้ ด้วยเหตุนี้ เราจึงนำเสนอ BionicCellFactory ในฐานะที่เป็นเครื่องมือสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพไปสู่เศรษฐกิจหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
BionicCellFactory แบ่งออกเป็นห้าขั้นตอนซึ่งเป็นการผสานรวมธรรมชาติและเทคโนโลยีเข้าด้วยกันในรูปแบบที่แตกต่างกัน ตรงกันข้ามกับกระบวนการทางเคมี เราจัดการโดยไม่ใช้อุณหภูมิสูง ความดันสูง และสารพิษ
สาหร่ายเติบโตได้ดีที่สุดที่ความเข้มข้นของ CO2 ประมาณสองเปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอากาศโดยรอบของเรามีน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์อยู่มาก โมดูล CO2Collection จึงเพิ่มคุณค่าให้กับสาหร่ายด้วยความเข้มข้นที่สูงกว่า: กรองแก๊สที่ต้องการจากอากาศอัดโดยการเป่าเข้าไปในห้องที่มีเม็ดขนาดเล็กที่จับกับ CO2
เม็ดขนาดเล็กประกอบด้วยพอลิเมอร์ที่สามารถดูดจับหรือปล่อย CO2ขึ้นอยู่กับสภาวะที่เกิดขึ้น เมื่อเม็ดขนาดเล็กดูดจับ CO2เพียงพอแล้ว จะถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส เพื่อปล่อยก๊าซออกมาอีกครั้ง ในที่สุดความเข้มข้นของ CO 2จะถูกทำให้เย็นลงในถังและถูกเป่าเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพผ่านองค์ประกอบที่เป็นแก๊ส
ความท้าทายที่สำคัญในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพคือการกำหนดปริมาณชีวมวลอย่างแม่นยำ ในการทำเช่นนี้ เราใช้วิธีการที่ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์และ AI รวมถึงเทคโนโลยีควอนตัมในโมดูลการวิเคราะห์ กล้องจุลทรรศน์ดิจิทัลส่งภาพที่ประเมินโดย AI อย่างต่อเนื่อง AI เรียนรู้เซลล์สาหร่ายผ่านภาพการฝึกอบรม
สำหรับเซนเซอร์อนุภาคแบบควอนตัม ปั๊มที่มีความแม่นยำจะขนส่งเซลล์สาหร่ายออกจากระบบการเพาะปลูก โดยใช้ระบบวาล์วที่แม่นยำ เซลล์สาหร่ายเหล่านี้จะถูกป้อนเข้าไปในถังผสม ซึ่งจะถูกเจือจางด้วยน้ำเพื่อให้ได้สภาวะการวิเคราะห์ที่เหมาะสมที่สุด หลักการที่เรียกว่า Pressure over Liquid ช่วยให้อัตราการไหลสม่ำเสมอและนำส่วนผสมไปยังเซนเซอร์ควอนตัม
เซนเซอร์ที่พัฒนาโดยบริษัทสตาร์ทอัพ Q.ANT ให้ข้อมูลจำนวนมหาศาล ซึ่งประกอบไปด้วยขนาดและจำนวนของสาหร่าย รวมถึงสิ่งแปลกปลอมด้วย การวิเคราะห์เหล่านี้ทำให้สามารถตอบสนองต่อเหตุการณ์ในการประมวลผลล่วงหน้าได้และควบคุมเหตุการณ์เหล่านั้นได้
หัวใจสำคัญของ BionicCellFactory คือระบบท่อที่มีความยาว 45 เมตรจาก Algoliner ซึ่งมีความจุ 80 ลิตร ในชุดภาพถ่ายที่โปร่งใสและสว่างนี้ เซลล์สาหร่ายจะสังเคราะห์แสงภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่เหมาะสม เซนเซอร์จะวัดค่าการนำไฟฟ้า, ค่า pH, ออกซิเจน และความเข้มข้นของ CO 2อย่างต่อเนื่อง รวมไปถึงอุณหภูมิ
ระบบจะจัดหาสารอาหาร เช่น โพแทสเซียม ฟอสฟอรัส และไนโตรเจน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการบริโภคของสาหร่าย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนช่วยให้มั่นใจได้ถึงอุณหภูมิที่เหมาะสม การควบคุมการไหลของมวลและเทคโนโลยีวาล์วเพียโซที่เป็นนวัตกรรมใหม่ช่วยให้สามารถสูบจ่ายอากาศได้อย่างแม่นยำ สามารถจ่ายอากาศได้มากถึง 20 ลิตรต่อนาทีผ่านปัจจัยสำคัญของการเติมอากาศ ฟองอากาศละเอียดที่เกิดขึ้นช่วยทำให้มั่นใจว่ามีการแลกเปลี่ยน CO2และ O2ระหว่างสาหร่ายกับสิ่งแวดล้อมอย่างเหมาะสมที่สุด
ขั้นตอนการเก็บเกี่ยวเป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างการเพาะปลูกและการเปลี่ยนแปลงทางเอนไซม์ของวัสดุที่เติบโตทางชีวภาพ เครื่องหมุนเหวี่ยงช่วยให้แน่ใจว่ามีการเก็บเกี่ยวชีวมวลอย่างต่อเนื่อง: ด้วยความเร็ว 10,000 รอบต่อนาที เซลล์สาหร่ายจะถูกแยกออกจากสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำและดันออกไปด้านข้าง และน้ำจะถูกส่งกลับเข้าสู่กระบวนการ
จากนั้นสาหร่ายจะถูกส่งต่อผ่านปั๊มไปยังขั้นตอนถัดไปเพื่อดำเนินการต่อ ระยะเวลาและปริมาณของการเก็บเกี่ยวถูกควบคุมเพื่อรักษาชีวิตของสาหร่ายให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมและให้ปริมาณชีวมวลที่เหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนแปลงในขั้นตอนต่อไป
Transformation Cubes ทั้งห้าพร้อมงานแต่ละอย่างสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการประมวลผลของสาหร่ายผ่านเอนไซม์ สิ่งเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพเพื่อให้ได้ตามเป้าหมาย ด้วยวิธีนี้จึงช่วยให้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างที่ค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้โลหะหนัก
สุดท้ายนี้ ในการแยกส่วนประกอบแต่ละส่วนออกจากสาหร่ายที่เก็บเกี่ยว สิ่งที่เรียกว่ากรรไกรตัดเอ็นไซม์จะตัดผนังเซลล์ออก และเพื่อให้ได้ส่วนผสม: แป้ง โปรตีน สีย้อม และน้ำมันสาหร่ายที่เราต้องการ แทบไม่ต้องใช้พลังงานใดๆ สำหรับกระบวนการนี้ เนื่องจากกระบวนการนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและทำงานภายใต้สภาวะแวดล้อมที่ไม่รุนแรงที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส และค่า pH เท่ากับ 5 และถูกควบคุมโดยอัตโนมัติ น้ำมันสาหร่ายที่ได้รับสามารถใช้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและสำหรับการผลิตเครื่องสำอางหรือแปรรูปเป็นแหล่งพลังงานหรือพลาสติกชีวภาพได้ ซากสาหร่ายสามารถนำมาเป็นอาหารสัตว์หรือทำปุ๋ยได้
โครงสร้างโมดูลาร์ของ BionicCellFactory ยังสะท้อนให้เห็นในสถาปัตยกรรมการควบคุม: แต่ละโมดูลจะถูกควบคุมโดยตัวควบคุม Festo CPX-E ห้าขั้นตอนของกระบวนการสามารถนำไปปฏิบัติได้ทั้งแบบผสมและแยกกัน และแลกเปลี่ยนได้ง่ายในกรณีที่การผลิตมีการเปลี่ยนแปลง
ผู้เชี่ยวชาญสามารถตรวจสอบและเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์แต่ละตัวของขั้นตอนกระบวนการผ่านแดชบอร์ดบนแผงควบคุมที่เกี่ยวข้อง การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างโมดูลเกิดขึ้นผ่าน OPC UA และช่วยให้สามารถควบคุม BionicCellFactory ทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โรงงานต้นแบบ BionicCellFactory เป็นพิมพ์เขียวสากลสำหรับระบบการผลิตแบบบูรณาการแห่งอนาคต ด้วยเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติของเรา ทำให้สามารถปรับขนาดได้ทุกขนาด เพื่อให้ครอบคลุมความต้องการวัตถุดิบหมุนเวียนในอนาคต จึงจำเป็นต้องมีเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่มีความจุหลายพันลิตร จำเป็นต้องมีความเชี่ยวชาญในกระบวนการอัตโนมัติเพื่อให้โรงงานสามารถผลิตชีวมวลในปริมาณที่ต้องการได้อย่างน่าเชื่อถือ
เราร่วมกับลูกค้าของเราพัฒนาโซลูชันตู้ควบคุมอัจฉริยะสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพและขยายผลงานของเราต่อไป ในการควบคุมกระบวนการ เรารับประกันการจัดการกระบวนการที่เสถียรและแม่นยำพร้อมผลผลิตสูงสุด ซึ่งรวมถึงกลยุทธ์การจ่ายแก๊สและการป้อนที่ปรับให้เหมาะสม อัลกอริทึมควบคุม เซนเซอร์แบบอ่อนสำหรับระบุมวลชีวภาพแบบเรียลไทม์ และแนวคิดระบบสำหรับกระบวนการผลิตชีวภาพ
บุคลากรด้านเทคนิคและนักเทคโนโลยีชีวภาพที่มีคุณสมบัติสูงไม่ได้มีอยู่ทุกที่ เพื่อจุดประสงค์นี้ ผู้เชี่ยวชาญของเราจาก Festo Didactic กำลังวิเคราะห์ความต้องการความรู้ใหม่เพื่อกำหนดความเชื่อมโยงแบบสหวิทยาการและเพื่อสร้างนวัตกรรมการฝึกงาน หลักสูตรการศึกษา รวมถึงคุณสมบัติเพิ่มเติมในสาขาไบโอเมคาทรอนิกส์ ชีวปัญญา และความยั่งยืน