Cultivo de biomasa a escala industrial

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Festo presenta la BionicCellFactory como herramienta para la transformación biológica hacia una economía circular

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Imagen frontal de la BionicCellFactory desarrollada por Festo

En la Hannover Messe 2023, Festo presenta el siguiente paso en el camino hacia la industrialización de la transformación biológica: BionicCellFactory. Con la tecnología de automatización de Festo, la biomasa puede cultivarse a gran escala de un modo altamente eficiente y respetuoso con los recursos. Todo lo que actualmente producimos a partir del petróleo crudo, que genera inmensas emisiones de CO2, también puede obtenerse de forma sostenible a partir de las algas. Con la BionicCellFactory, Festo demuestra un bioproceso integral: desde el cultivo optimizado de las algas, con monitorización y análisis continuos, hasta la recolección y el posterior procesamiento y refinamiento de los distintos componentes. La biomasa obtenida puede utilizarse en la industria química, alimentaria o farmacéutica.

La protección del clima y de los recursos son dos de los grandes retos de nuestro tiempo. ¿Cómo podemos extraer CO2 de la atmósfera y contribuir activamente a la protección del clima? ¿Cómo podemos reducir nuestro consumo de materiales, reciclar más materiales y, al mismo tiempo, acceder a materias primas alternativas? En Festo llevamos tiempo ocupándonos de estas cuestiones y estamos abriendo nuevos caminos: “Estamos trasladando nuestra experiencia en tecnología de automatización a los procesos biológicos. También aquí la naturaleza es nuestro gran parangón. Nos enseña la eficiencia de los recursos, porque en la naturaleza no hay desperdicio ni despilfarro. Aumentamos y aceleramos las soluciones de laboratorio y las llevamos a la aplicación industrial mediante la interacción de procesos biológicos y técnicos”, explica el Dr. Elias Knubben, Vicepresidente de Investigación e Innovación Corporativas.

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LA CÉLULA COMO FÁBRICA

Las células vivas son las fábricas más pequeñas del mundo. Los cloroplastos de las algas realizan la fotosíntesis para convertir la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en oxígeno y fuentes de energía química, o en valiosa materia orgánica.

CONDICIONES DE CRECIMIENTO OPTIMIZADAS GRACIAS A LA AUTOMATIZACIÓN

Con nuestra tecnología de automatización, la biomasa puede cultivarse en un ciclo cerrado de forma muy eficiente, ahorrando recursos y a gran escala. Todo lo que actualmente producimos a partir del petróleo crudo, que genera inmensas emisiones de CO2 , también puede obtenerse de forma sostenible a partir de las algas. Son pequeñas protectoras del planeta porque absorben diez veces más CO2 que las plantas terrestres. Este valor puede multiplicarse por diez mediante el cultivo automatizado en biorreactores. La biomasa obtenida puede utilizarse en la industria química, alimentaria o farmacéutica.

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PROCESO HOLÍSTICO HASTA LA RECOLECCIÓN Y EL REFINADO

Con el proyecto PhotoBionicCell, Festo presentó en 2022 su primer biorreactor para el cultivo automatizado de algas. Este año, el equipo interdisciplinario de biónica va aún más lejos. Con la BionicCellFactory, está demostrando un bioproceso holístico: desde el cultivo optimizado de las algas a gran escala con monitorización y análisis continuos hasta la cosecha y el posterior procesamiento y refinamiento de los diversos componentes. A diferencia de los procesos químicos, sin altas temperaturas, altas presiones ni toxinas.

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DEL FUTURO

Como fábrica modelo, la BionicCellFactory es el modelo universal para los sistemas de producción holísticos del futuro. Con la ayuda de la tecnología de automatización de Festo, puede ampliarse a cualquier tamaño. Para satisfacer la futura demanda de materias primas renovables, se necesitan biorreactores con una capacidad de varios miles de litros. Para garantizar que las plantas puedan producir de forma fiable las cantidades deseadas de biomasa, se requieren conocimientos especializados en automatización de procesos.

CARTERA DE TRANSFORMACIÓN BIOLÓGICA

Junto con sus clientes, Festo desarrolla soluciones inteligentes de armarios de control para biorreactores y sigue ampliando su cartera. El especialista en automatización garantiza un control estable y preciso de los procesos con la máxima productividad. Esto incluye estrategias optimizadas de fumigación y alimentación, algoritmos de control, sensores blandos para la determinación de biomasa en tiempo real y conceptos de sistemas para procesos de producción de base biológica.

Además, Festo apoyará a los operadores de las plantas con diagnósticos, mantenimiento y control remotos a través de la nube. La robustez de los procesos de creación de valor y la facilidad de manejo de los módulos del sistema serán importantes si en el futuro se construyen y explotan en todo el mundo un gran número de unidades de producción modulares para la extracción de materias primas y la fijación de carbono.

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NUEVOS PERFILES PROFESIONALES PARA LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS

Sin embargo, el personal técnico altamente cualificado y los biotecnólogos no están disponibles en todas partes. Con este fin, Festo Didactic ya está analizando las nuevas necesidades de conocimiento para definir vínculos interdisciplinarios y establecer aprendizajes innovadores, programas de grado y cualificaciones adicionales en los campos de la biomecatrónica, la biointeligencia y la sostenibilidad.

La fábrica BionicCellFactory está dividida en cinco módulos en los que la naturaleza y la tecnología confluyen de diferentes maneras. De este modo, la fábrica celular es una herramienta para la transformación biológica hacia una economía circular respetuosa con el medio ambiente.

Módulo 1

Recogida de CO2 : captación de CO2 del aire

Módulo 2 

Análisis: monitorización de células mediante sensores cuánticos e IA

Módulo 3: 

Cultivo: crecimiento controlado mediante automatización

Módulo 4:

Cosecha: recolección de las algas con una centrifugadora

Módulo 5:

Transformación enzimática: extracción y procesamiento posterior de los componentes celulares

Arquitectura de control: cada módulo se controla mediante un controlador CPX-E de Festo. Esto significa que los cinco pasos del proceso pueden ponerse en funcionamiento tanto combinados como por separado y pueden sustituirse fácilmente en caso de cambios en la producción. En el panel de control correspondiente, los expertos pueden supervisar y modificar los parámetros individuales de los pasos del proceso. El intercambio de datos entre los módulos se realiza a través de OPC UA y permite un control eficaz de toda la BionicCellFactory.

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