生物過程的核心是嗜熱厭氧菌 (T. kivui)。這種細菌生活在中非，深埋在基伏湖的泥沼中，遠離光和氧氣。這是一種天然的特殊酶，能夠將氫氣(H2)和二氧化碳 (CO2)轉化為甲酸(CH2O2)，反之亦然。
法蘭克福歌德大學的分子微生物學與生物能量學的系主任 Volker Muller 教授的團隊對這種特性進行了基礎研究，Festo 在該專案中與他們緊密合作。
高效儲存
儲存和運輸氫氣至今仍然是一大挑戰。一般方法是在高壓下壓縮氫氣、在極低溫度下液化氫氣或以化學方式進行轉化。所有這些過程都需要消耗大量能源且非常複雜。
利用 T. kivui 細菌，在 65°C 左右的溫度和 1.5 bar 的低壓下可以將氫氣轉換為相對易於儲存和運輸的甲酸。
雖然這是一個生物過程，但反應過程很快，因為它不依賴於細胞的生長。細菌更像是被做為催化劑使用：它們不會被消耗，且透過足夠的再生階段，這一過程可以任意重複，是真正意義上的循環利用。
「在室溫下，T. Kivui 細菌的生長停止。在這些條件下，可以將細胞儲存數年，並隨時重新啟動。藉此也可以隨時靈活使用。」
Adrian Eilingsfeld 博士，Festo 仿生專案
複雜過程自動化
過去只能在實驗室中實現的，如今透過 BionicHydrogenBattery 在工業上實現了規模化使用。Festo 產品組合中的許多產品，能夠讓高度複雜的生物技術過程實現自動化。
展品中總共安裝了 117 種 Festo 產品類型（相當於 1,089 個零件）。如此一來，新的模組化閥島 VTUX 結合 自動化系統 CPX-E 在很小的空間內就能控制許多閥門。我們產品組合中的介質閥 VYKC 能夠確保黏稠生物質溶液順利地進出生物反應器。透過夾管閥 VZQA 調節通過過濾器的流量。為了精確計量微量液體到我們的反應器中，將步進馬達 EMMS-ST與泵頭組合使用做為蠕動泵工作。顏色感測器 SOEC 與超粒子結合，能檢測極少量的氫氣。
保障過程安全
T. kivui 細菌厭氧，也就是說它們僅在沒有氧氣的環境中生長。如果系統發生洩漏，這些細菌會立即死亡，因此不會對人構成風險。同時，缺氧使氫氣無法形成可燃混合物。此外，在任何時候系統中氫氣的含量都很小。
從氫氣到甲酸 — 再回到氫氣
經過數百萬年的進化，細菌優化了它們的新陳代謝過程。我們可以透過將它們與技術相結合來利用這些能力。透過 BionicHydrogenBattery，我們小規模模擬現在利用我們的自動化技術可任意擴展的生物過程。
- 1: 在生物反應器中優化條件下培養 T. kivui 細菌。
- 2: 透過電解用水製氫。
- 3: 細菌將 CO2和氫氣轉化為甲酸。
- 4: 提取甲酸，並將其填充到容器中。
- 5: 將甲酸安全運輸到再轉化地點。
- 6: 相同的細菌再次將甲酸分解成氫氣和 CO2 。
- 7: 在燃料電池中，氫氣再次被轉化為電能。
Sustainable solutions for the future
Biologisation means that we no longer just learn from nature, but work together with it. That is how we enable ecological innovations and climate-friendly solutions for the world of tomorrow and contribute to improving the quality of life of current and future generations.
The energy-efficient and low-risk storage of hydrogen with the help of bacteria offers great potential. It allows us to produce and store hydrogen when enough sustainably generated energy is available – for example in summer or in windy and sunny countries – and to recover it when it is needed for generating power.