Trái đất của chúng ta đang thay đổi với tốc độ chưa từng có. Dân số thế giới ngày càng gia tăng, hậu quả của biến đổi khí hậu là điều dễ nhận thấy. Chúng ta chỉ có thể có một tương lai đáng sống nếu loài người, động vật và thực vật sống trong một sự cân bằng hài hòa. Đó là lý do tại sao chúng tôi tại Festo coi kinh tế sinh học là hệ thống kinh tế của tương lai. Mục đích của chúng tôi là đóng góp đáng kể vào việc cải thiện chất lượng cuộc sống cho các thế hệ hiện tại và tương lai - bằng cách nuôi cấy sinh khối trên quy mô lớn với công nghệ tự động hóa của chúng tôi.
Nếu chúng ta quản lý để vận hành theo chu kỳ, thì không gian đổi mới sẽ được tạo ra mà từ đó con người và môi trường được hưởng lợi đồng thời. Nền kinh tế tuần hoàn có nghĩa là sản xuất carbon dioxide trung tính với mức sử dụng tài nguyên thấp nhất có thể. Ý tưởng đằng sau nó là nuôi cấy vật chất sống như một cơ sở sinh học theo cách tiết kiệm năng lượng, để có thể thu được nguyên liệu thô từ chúng và chế biến thành sản phẩm. Những thứ này cuối cùng sẽ được quay trở lại chu kỳ tự nhiên.
Tại Festo, một công ty học tập, chúng tôi đã coi sinh học là nguồn cảm hứng và là giáo viên trong nhiều thập kỷ. Trong những năm qua, các kỹ sư công nghệ sinh học của chúng tôi đã tạo ra và phát triển một loạt các đổi mới công nghệ. Kinh nghiệm thu được, công nghệ tự động hóa và bí quyết tự động hóa công nghiệp của chúng tôi khiến chúng tôi trở thành đối tác lý tưởng cho việc nuôi cấy sinh khối ở quy mô công nghiệp.
Với hệ thống công nghệ sinh học BionicHydrogenBattery, Festo đang trình diễn một phương thức tiếp cận giải pháp hoàn toàn mới, hoàn toàn tự động để lưu trữ năng lượng một cách tiết kiệm và vận chuyển một trong những nguồn năng lượng của tương lai với rủi ro thấp: hydro. Nó được chuyển đổi thành axit formic dưới sự hỗ trợ của vi khuẩn - so với các quá trình trước đó, nó diễn ra ở nhiệt độ ôn hòa và áp suất thấp.
Việc lưu trữ hydro một cách tiết kiệm năng lượng và ít rủi ro sẽ mang lại tiềm năng lớn. Nó cho phép chúng ta sản xuất và lưu trữ hydro khi có đủ năng lượng được tạo ra bền vững - ví dụ: vào mùa hè hay ở những quốc gia có nhiều gió và nắng - và tái tạo nó khi cần thiết để sản xuất năng lượng.
Một ví dụ về sinh học công nghiệp là máy phản ứng quang sinh học được phát triển năm 2022 của chúng tôi. Với chuyên môn, bí quyết và các công nghệ của Festo, sinh khối của các loại tảo khác nhau có thể được nuôi trồng trong một mạch khép kín: hiệu quả cao, tiết kiệm tài nguyên, tự động hóa. Trong quá trình quang hợp, các tế bào tảo thực vật chuyển đổi ánh sáng ban ngày và carbon dioxide từ không khí xung quanh thành chất mang năng lượng hóa học hoặc vật liệu tái chế.
Các chất tạo thành sau đó có thể được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu cho dược phẩm, đóng gói, thực phẩm, nhiên liệu hoặc mỹ phẩm và cuối cùng được tái chế theo cách trung hòa carbon. Bởi vì không giống như các sản phẩm được sản xuất trên cơ sở dầu mỏ, những sản phẩm này chỉ giải phóng carbon dioxide trước đó đã được lấy từ không khí và được hấp thụ trong lò phản ứng sinh học.
Với BionicCellFactory, chúng tôi đang cho thấy một quá trình xử lý sinh học toàn diện có quy mô lên tới 80 lít – từ quá trình nuôi trồng tảo được tối ưu hóa với việc giám sát, phân tích thường xuyên về thu hoạch cho đến quá trình xử lý và tinh chế tiếp các thành phần khác nhau – mà không dùng nhiệt độ, áp suất cao hoặc chất độc hại.
BionicCellFactory, với vai trò nhà máy kiểu mẫu, là thiết kế chung cho các hệ thống sản xuất toàn diện trong tương lai. Nhờ công nghệ tự động hóa của chúng tôi, BionicCellFactory có thể được thu nhỏ theo bất kỳ kích thước nào để đáp ứng nhu cầu về nguyên liệu tái tạo trong tương lai.
Các quy trình sinh học ngày càng trở nên quan trọng đối với ngành công nghiệp, do chúng đại diện cho những giải pháp thay thế bền vững cho quy trình sản xuất thông thường và cho phép sản xuất sản phẩm mới.
Với BioTech Automation, Festo trình bày tổng quan về các thành phần và giải pháp sẵn có dựa trên quy trình canh tác đã chọn, được thể hiện trong hai lò phản ứng sinh học: một lò phản ứng tảo sử dụng ví dụ về Chlorella Vulgaris và một lò phản ứng thép không gỉ để nuôi cấy các vi sinh vật như E. coli. Thêm vào đó, một khái niệm học tập dạng mô-đun được hiển thị, một lò phản ứng học tập.
Số hóa, trí tuệ nhân tạo và cảm biến lượng tử là những người bạn đồng hành không thể thiếu của quá trình biến đổi sinh học. Với sự trợ giúp của các phương pháp này, dữ liệu từ lò phản ứng sinh học có thể được tối ưu hóa trong thời gian ngắn nhất. Chỉ khi việc nuôi cấy sinh khối tự động là đáng tin cậy, hiệu quả về chi phí và chất lượng hoàn hảo, thì việc sản xuất sinh học của chúng mới có thể bán được trên thị trường trên quy mô lớn và có thể đạt được những hiệu quả môi trường mong muốn. Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu trong sự hợp tác với các công ty và viện nghiên cứu khác.
Một thách thức lớn trong công nghệ sinh học là đo lường chính xác sinh khối. Nó quan trọng để điều chỉnh tối ưu sự ăn và khí của vi sinh vật. Festo, cùng với các đối tác từ khoa học và công nghiệp, đang nghiên cứu một máy tính hiệu quả về chi phí để xác định sinh khối trong thời gian thực. Giải pháp của Festo là một cảm biến mềm để đánh giá sinh khối. Từ dữ liệu đo lường hiện có như nhiệt độ, áp suất, giá trị pH, nó cung cấp thông tin quan trọng về trạng thái của sinh khối trong thời gian thực. Từ điều này, các chuyên gia có thể suy ra, ví dụ, khi nào họ nên cho ăn hoặc thu hoạch vi sinh vật.
Festo cũng là một phần của Trung tâm Năng lực Trí tuệ Sinh học. Sự hợp nhất này của các cơ quan nghiên cứu quan trọng nhất và một số công ty tiên phong muốn định hình sự chuyển đổi sinh học hướng tới các hệ sinh thái bền vững. Chúng tôi muốn mang cách tiếp cận liên ngành này ra thế giới từ khu vực Stuttgart.
Tuy nhiên, không phải nơi nào cũng sẵn sàng nhân viên kỹ thuật và nhà công nghệ sinh học trình độ cao cho một số lượng lớn các lò phản ứng sinh học. Trong bối cảnh đó, một mặt chúng tôi sẽ hỗ trợ người vận hành nhà máy trong việc chẩn đoán, bảo trì và kiểm soát từ xa; đây là một phần của giải pháp đám mây.
Mặt khác, chúng tôi phân tích nhu cầu mới về kiến thức để xác định sự liên kết liên ngành và đặt ra các chương trình đào tạo, khóa học tiên tiến cũng như năng lực bổ sung trong lĩnh vực cơ điện tử sinh học, trí tuệ sinh học và bền vững. Sự thay đổi mô hình có ảnh hưởng như nhau đến các lĩnh vực kinh doanh hướng tới tương lai cũng như các yêu cầu công việc.
Đó là lý do chúng tôi thiết lập lộ trình chuyển đổi sinh học cho nền kinh tế để chuyển sang một nền kinh tế tuần hoàn thân thiện với môi trường. Bởi lẽ những thách thức toàn cầu của thế kỷ 21 chỉ có thể giải quyết được bằng giáo dục có trách nhiệm.