Tảo là loài bảo vệ khí hậu nhỏ. Chúng đã cực kỳ hiệu quả trong quá trình quang hợp tự nhiên ở ngoài trời và liên kết lượng carbon dioxide (CO₂) nhiều hơn mười lần so với thực vật trên cạn. Trong các lò phản ứng sinh học với các cảm biến, tự động hóa công nghiệp và tự động hóa thích hợp, hiệu quả của tảo có thể tăng lên hàng trăm lần so với các thực vật trên cạn. Do đó, chúng có tiềm năng đáng kể cho một nền kinh tế vòng tròn trung hòa với khí hậu. Với dự án nghiên cứu PhotoBionicCell, chúng tôi chỉ ra một cách tiếp cận khả thi cho quá trình sinh học công nghiệp trong tương lai.
Với lò phản ứng sinh học, tảo có thể được nuôi trồng tự động và sự phát triển của chúng được kiểm soát. Với mục đích này, chất lỏng tảo được bơm lên các bộ thu gom bề mặt, nơi nó được phân phối theo dòng chảy đều và sau đó chảy trở lại máy nuôi trồng. Trong quá trình tuần hoàn này, các tế bào tảo sử dụng quá trình quang hợp trong lục lạp của chúng để chuyển đổi ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước thành oxy và chất mang năng lượng hóa học hoặc các vật liệu tái chế hữu cơ. Bằng cách này, sinh khối được nuôi trồng theo chu trình khép kín theo cách thức tiết kiệm tài nguyên và hiệu quả cao.
Để tạo điều kiện tốt nhất có thể cho các vi sinh vật, sự tương tác của công nghệ điều khiển và tự động hóa công nghiệp đã được chứng minh với các thành phần tự động hóa mới nhất được đưa vào hoạt động. Một khái niệm khí tổng thể đảm bảo sự phân bố đồng đều của carbon dioxide chiết xuất từ không khí trong chất lỏng sinh học tuần hoàn.
Một thách thức lớn trong lò phản ứng sinh học là xác định chính xác lượng sinh khối. Để làm được điều này, các nhà phát triển của chúng tôi dựa vào cảm biến công nghệ lượng tử từ công ty khởi nghiệp Q.ANT. Điều này cung cấp thông tin chính xác và thời gian thực về sự phát triển của các sinh vật. Tảo được cho ăn tự động và liên tục bằng cách sử dụng vi chất lỏng của Festo. Cảm biến lượng tử có thể phát hiện quang học các tế bào riêng lẻ để có thể xác định chính xác lượng sinh khối. Ngoài ra, nó còn kiểm tra sức sống của các tế bào. Chỉ khi đó, mới có thể phản ứng chủ động vào các sự kiện quy trình và can thiệp để điều chỉnh chúng.