BionicHydrogenBattery

หัวใจหลักของกระบวนการทางชีววิทยาคือแบคทีเรีย Thermoanaerobacter kivui (T. kivui) ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในแอฟริกากลาง ลึกลงไปในโคลนของทะเลสาบคิววู ซึ่งห่างไกลจากแสงและออกซิเจน โดยธรรมชาติแล้วแบคทีเรียชนิดนี้จะมีเอนไซม์พิเศษที่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนไฮโดรเจน (H₂) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ให้เป็นกรดฟอร์มิก (CH₂O₂) และแปลงกลับได้

ทรัพย์สินนี้ได้รับการวิจัยขั้นพื้นฐานโดยทีมงานที่นำโดย Prof. Dr. Volker Müller หัวหน้าแผนก "จุลชีววิทยาโมเลกุลและพลังงานชีวภาพ" แห่ง Goethe University Frankfurt ที่กำลังพัฒนาโครงการร่วมกับ Festo

การจัดเก็บที่มีประสิทธิภาพ

การจัดเก็บและขนส่งไฮโดรเจนยังคงเป็นความท้าทายในปัจจุบัน วิธีการทั่วไปบีบอัดไฮโดรเจนภายใต้แรงดันสูง ทำให้ไฮโดรเจนกลายเป็นของเหลวภายใต้อุณหภูมิที่ต่ำมากหรือแปลงสภาพทางเคมี กระบวนการทั้งหมดนี้ใช้พลังงานมากและซับซ้อน

ของแบคทีเรีย T. kivui ช่วยให้ไฮโดรเจนสามารถเปลี่ยนเป็นกรดฟอร์มิกได้ที่อุณหภูมิประมาณ 65 °C และแรงดันต่ำ 1.5 บาร์ ซึ่งสามารถจัดเก็บและขนส่งได้โดยใช้ความพยายามเพียงเล็กน้อย

แม้ว่าจะเป็นกระบวนการทางชีววิทยา แต่ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากไม่ได้เชื่อมโยงกับการเจริญเติบโตของเซลล์ แบคทีเรียทำหน้าที่เหมือนตัวเร่งปฏิกิริยา: โดยแบคทีเรียจะไม่หมดและสามารถใช้ซ้ำได้ตามต้องการเมื่อมีระยะการฟื้นฟูที่เพียงพอ โดยจะทำงานเป็นวัฏจักร

“การเติบโตของแบคทีเรีย T. kivui จะหยุดนิ่งที่อุณหภูมิห้อง เซลล์สามารถเก็บไว้ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ได้หลายปีและสามารถใช้งานอีกครั้งได้ตลอดเวลา ซึ่งทำให้มีความยืดหยุ่นและใช้งานได้ตามความต้องการ”

Dr. Adrian Eilingsfeld โครงการไบโอนิคที่ Festo

ระบบอัตโนมัติของกระบวนการที่ซับซ้อน

BionicHydrogen ปฏิวัติวงการด้วยการเปลี่ยนสิ่งที่เคยทำได้ในห้องปฏิบัติการก่อนหน้านี้ให้สามารถทำในอุตสาหกรรมได้ ผลิตภัณฑ์จำนวนมากจากกลุ่มผลิตภัณฑ์ Festo ถูกนำมาใช้เพื่อทำให้กระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพที่ซับซ้อนสูงสามารถดำเนินการได้โดยอัตโนมัติ

มีการติดตั้งผลิตภัณฑ์ Festo ที่แตกต่างกันทั้งหมด 117 ประเภท (เทียบเท่ากับ 1,089 ชิ้นส่วน) ในนิทรรศการ วาล์วเทอร์มินัลแบบโมดูลาร์ VTUX และระบบอัตโนมัติ CPX-E ควบคุมวาล์วจำนวนมากโดยใช้พื้นที่เพียงเล็กน้อย วาล์วตัวกลาง VYKC จากกลุ่มผลิตภัณฑ์ Lifetech ของเราช่วยให้การขนส่งสารละลายชีวมวลที่มีความหนืดเข้าและออกจากเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเป็นไปอย่างราบรื่น การไหลผ่านตัวกรองควบคุมด้วยพิ้นช์วาล์ว VZQA เพื่อการจ่ายของเหลวในปริมาณที่น้อยที่สุดอย่างแม่นยำลงในเครื่องปฏิกรณ์ของเรา สเต็ปเปอร์มอเตอร์ EMMS-ST จะทำงานร่วมกับหัวปั๊ม ซึ่งทำหน้าที่เป็นปั๊มสูบจ่ายของเหลวแบบรีดท่อ เซ็นเซอร์สี SOEC ทำงานร่วมกับอนุภาคเสริมในการตรวจจับไฮโดรเจน แม้ในปริมาณที่น้อยที่สุด

กระบวนการที่ปลอดภัย

แบคทีเรีย T. kivui ไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งหมายความว่าแบคทีเรียประเภทนี้เจริญเติบโตได้เฉพาะในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ในกรณีที่เกิดการรั่วไหลในระบบ แบคทีเรียจะตายทันที จึงไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ ในเวลาเดียวกัน การไม่มีออกซิเจนทำให้ไฮโดรเจนไม่สามารถก่อตัวเป็นส่วนผสมที่ติดไฟได้ นอกจากนี้ ระบบจะบรรจุข้อมูลจำนวนเล็กน้อยในช่วงเวลาหนึ่งเท่านั้น

จากไฮโดรเจนสู่กรดฟอร์มิกหรือจากกรดฟอร์มิกสู่ไฮโดรเจน

แบคทีเรียได้ปรับกระบวนการเผาผลาญให้เหมาะสมผ่านการวิวัฒนาการตลอดหลายล้านปี เราสามารถควบคุมความสามารถของพวกเขาโดยการรวมเข้ากับเทคโนโลยี BionicHydrogenBattery ช่วยให้เราสามารถสร้างแผนผังกระบวนการทางชีวภาพในขนาดที่เล็ก ซึ่งตอนนี้เราสามารถปรับขนาดได้ตามต้องการด้วยเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติของเราได้แล้ว

1: การแพร่กระจายของแบคทีเรีย T. kivui ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
2: ไฮโดรเจนผลิตจากน้ำผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส
3: แบคทีเรียเปลี่ยน CO₂ และไฮโดรเจนให้เป็นกรดฟอร์มิก
4: กรดถูกสกัดลงในภาชนะ
5: การขนส่งกรดฟอร์มิกอย่างปลอดภัยไปยังบริเวณที่เกิดการเปลี่ยนสภาพใหม่
6: แบคทีเรียชนิดเดียวกันจะสลายกรดฟอร์มิกกลับเป็นส่วนประกอบของไฮโดรเจนและ CO₂
7: ไฮโดรเจนถูกแปลงกลับเป็นพลังงานไฟฟ้าในเซลล์เชื้อเพลิง

โซลูชันที่ยั่งยืนสำหรับอนาคต

การตรวจสอบทางชีวภาพนั้นหมายความว่าเราไม่เพียงแค่เรียนรู้จากธรรมชาติอีกต่อไป แต่ยังทำงานร่วมกับธรรมชาติด้วย วิธีนี้ทำให้เกิดนวัตกรรมทางนิเวศวิทยาและโซลูชันที่เป็นมิตรต่อสภาพภูมิอากาศสำหรับโลกอนาคต อีกทั้งยังมีส่วนช่วยปรับปรุงคุณภาพชีวิตของคนรุ่นปัจจุบันและอนาคตอีกด้วย

การจัดเก็บไฮโดรเจนที่ประหยัดพลังงานและมีความเสี่ยงต่ำโดยใช้แบคทีเรียนั้นมีศักยภาพสูง โดยจะช่วยให้เราสามารถผลิตและกักเก็บไฮโดรเจนเมื่อมีพลังงานที่สร้างขึ้นอย่างยั่งยืนเพียงพอ เช่น ในฤดูร้อนหรือในประเทศที่มีลมแรงและมีแดดจัด และนำกลับมาใช้ใหม่ได้เมื่อจำเป็นสำหรับการผลิตพลังงาน

“การผสมผสานแบคทีเรียเข้ากับเทคโนโลยีทำให้เราสามารถควบคุมความสามารถของพวกมันได้ เราจึงไม่ได้เรียนรู้แค่จากธรรมชาติอีกต่อไป แต่ยังทำงานร่วมกับธรรมชาติด้วย"

Sebastian Schrof โครงการไบโอนิคที่ Festo

โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของ Bionic Learning Network ที่ผสานรวมเอาธรรมชาติและเทคโนโลยีไว้ด้วยกัน

โดยเราร่วมมือกับสถาบัน มหาวิทยาลัย และพันธมิตรต่างๆ เพื่อศึกษาหลักการทางชีวภาพ เพื่อต่อยอดสู่แนวคิดและโซลูชันนวัตกรรมสำหรับธุรกิจหลักด้านเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติและการศึกษาทางวิชาชีพของเรา เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Bionic Learning Network หรือค้นพบหัวข้อที่น่าสนใจอื่นๆ เกี่ยวกับ Festo ได้ในบล็อกของเรา

ไปยังบล็อก