Biyolojik sürecin çekirdeği Thermoanaerobacter kivui (T. kivui) bakterisidir. Bakteri Orta Afrika'da, Kivu Gölü'nün çamurunun derinliklerinde, ışık ve oksijenden uzakta yaşıyor. Doğal olarak hidrojen üretmesini sağlayan özel bir enzime sahiptir (H ve karbondioksit (COformik aside (CHOve tam tersi.
Bu mülk, temel olarak Prof. Dr. Festo'nun proje üzerinde yakın işbirliği içinde çalıştığı Frankfurt Goethe Üniversitesi "Moleküler Mikrobiyoloji ve Biyoenerjetik" bölümünün başkanı Volker Müller.
Verimli depolama
Hidrojeni depolamak ve taşımak günümüzde hala zorlu bir görev olmaya devam ediyor. Yaygın yöntemler hidrojeni yüksek basınç altında sıkıştırır, aşırı düşük sıcaklıklarda sıvılaştırır veya kimyasal olarak dönüştürür. Bu süreçlerin tümü enerji yoğun ve karmaşıktır.
Hidrojen, T. kivui bakterisinin yardımıyla, yaklaşık 65 °C sıcaklıkta ve 1,5 barlık düşük basınçta, nispeten az bir çabayla depolanıp taşınabilen formik asite dönüştürülebilir.
Biyolojik bir süreç olmasına rağmen bu reaksiyon hücrelerin büyümesiyle bağlantılı olmadığı için hızlı bir şekilde gerçekleşir. Aksine, bakteriler katalizörler gibi kullanılır: tükenmezler ve süreç, bir döngünün ruhuna uygun olarak, yeterli rejenerasyon aşamalarıyla istenildiği gibi tekrarlanabilir.
“Oda sıcaklığında T. kivui bakterisinin büyümesi durma noktasına geliyor. Hücreler bu koşullar altında birkaç yıl saklanabilir ve herhangi bir zamanda yeniden etkinleştirilebilir. Bu aynı zamanda esnek, isteğe bağlı kullanıma da olanak tanıyacak."
Dr. Adrian Eilingsfeld, Festo'da Biyonik Projeler
Karmaşık süreçlerin otomasyonu
Daha önce yalnızca laboratuvarda mümkün olan şey artık BionicHydrogenBattery ile endüstriyel ölçekte gerçekleştirilebiliyor. Festo portföyündeki pek çok ürün, son derece karmaşık biyoteknolojik süreçlerin otomasyonunu sağlıyor.
Sergide toplam 117 farklı Festo ürün tipi yer alıyor (1.089 parçaya eşdeğer). Yeni modüler valf adası VTUX , otomasyon sistemi CPX-E ile birlikte az yer gereksinimiyle çok sayıda valfi kontrol eder. Lifetech portföyümüzdeki medya valfleri VYKC viskoz biyokütle çözümünün biyoreaktörlerin içine ve dışına sorunsuz bir şekilde taşınmasını sağlar. Filtrelerdeki akış pinç vanaları VZQA ile kontrol edilir. Reaktörlerimize en küçük sıvı hacimlerinin hassas dozlanması için EMMS-ST step motorları peristaltik pompa olarak pompa kafaları ile birlikte çalışır. renk sensörü SOEC , suprapartiküllerle birlikte en küçük hidrojen miktarlarını bile algılar.
Güvenli süreçler
T. kivui bakterisi anaerobiktir, yani yalnızca oksijen yokluğunda gelişirler. Sistemde bir sızıntı olması durumunda bakteriler anında ölür ve dolayısıyla insanlar için herhangi bir risk oluşturmaz. Aynı zamanda oksijenin yokluğu, hidrojenin tutuşabilir bir karışım oluşturmasını imkansız hale getirir. Ayrıca sistem herhangi bir zamanda yalnızca çok küçük miktarlarda bu maddeyi içerir.
Hidrojenden formik asite ve geriye
Milyonlarca yıllık evrim boyunca bakteriler metabolik süreçlerini optimize etmiştir. Yeteneklerini teknolojiyle birleştirerek onlardan faydalanabiliriz. BionicHydrogenBattery ile biyolojik süreci küçük ölçekte haritalandırıyoruz ve otomasyon teknolojimiz sayesinde artık istediğimiz gibi ölçeklendirebiliyoruz.
- Şekil 1: T. kivui bakterisinin bir biyoreaktörde optimize edilmiş koşullar altında çoğaltılması.
- 2: Hidrojen sudan elektroliz yoluyla üretilir.
- 3: Bakteriler CO'yu dönüştürür 2 ve hidrojen formik asite dönüştürülür.
- 4: Asit ekstrakte edilir ve bir kaba konur.
- Şekil 5: Formik asidin yeniden dönüşüm alanına güvenli taşınması.
- Şekil 6: Aynı bakteriler formik asidi tekrar hidrojen ve CO2 bileşenlerine ayırır 2
- Şekil 7: Hidrojen, yakıt hücresinde tekrar elektrik enerjisine dönüştürülür.
Geleceğe yönelik sürdürülebilir çözümler
Biyolojikleştirme şu anlama gelir: Artık yalnızca doğadan öğrenmiyoruz, onunla birlikte çalışıyoruz. Bu sayede yarının dünyası için ekolojik yeniliklere ve iklim dostu çözümlere olanak tanıyor, mevcut ve gelecek nesillerin yaşam kalitesinin iyileştirilmesine katkıda bulunuyoruz.
Hidrojenin bakterilerin yardımıyla enerji verimli ve düşük riskli olarak depolanması büyük bir potansiyel sunuyor. Yeterli miktarda sürdürülebilir şekilde üretilen enerji olduğunda (örneğin yaz aylarında veya çok rüzgar ve güneş ışığı alan ülkelerde) hidrojen üretmemize ve depolamamıza ve enerji üretimi için ihtiyaç duyulduğunda onu geri kazanmamıza olanak tanır.
"Bakterileri teknolojiyle birleştirerek onların yeteneklerinden faydalanabiliriz. Yani artık sadece doğadan öğrenmiyoruz, doğayla birlikte çalışıyoruz.”
Sebastian Schrof, Festo'da Biyonik Projeler