Industrie 4.0 Techniken für die Anwendungen in zukünftigen Algenfarmen

Die Mikroalgenbiotechnologie ist eine stark wachsende Zukunftstechnologie, die bisher jedoch nur einen Bruchteil der vorhandenen Kapazitäten ausschöpft. Die Mehrzahl der kommerziellen Applikationen in der Mikroalgenkultivierung wird gegenwärtig in offenen Kultivierungssystemen mit minimaler Prozesssteuerung durchgeführt. Aufgrund zunehmend nachgefragter hochwertiger Algeninhaltsstoffe besonders für den Nahrungsmittel- und pharmazeutischen Bereich resultiert ein Anspruch auf reproduzierbare und steuerbare Produktionsverfahren in geschlossenen Photobioreaktoren, die in den letzten Jahren stetig weiterentwickelt wurden und auch für kommerzielle Anwendungen an Bedeutung gewinnen. Um wirtschaftlich Mikroalgenbiomasse für eine stoffliche und energetische Verwertung zu produzieren, sind stabile und kontrollierbare Produktionsprozesse notwendig. Gegenwärtig können die für großtechnische Prozesse erforderliche Prozessüberwachung und -steuerung/monitoring nur teilweise realisiert werden. So können grundlegende Prozessparameter wie Temperatur und Lichtverteilung nur unzureichend kontrolliert und gesteuert werden, Systeme für die online Bestimmung und das Monitoring von intrazellulären Wertstoffen sind für die Algenbiotechnologie bisher nicht verfügbar.

Gemeinsam mit der Hochschule Anhalt (Fachbereich 6: Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftswissenschaften), der AG Algenbiotechnologie um Frau Prof. Griehl, will die axxeo GmbH IoT- und Industrie 4.0-Schnittstellen sowie prädikative Steuerungsalgorithmen, die für dezentrale Energiesysteme wie z.B. Windkraftanlagen von der axxeo bereits entwickelt und erprobt worden sind, in algenbiotechnologische Verfahrensprozesse überführen und entsprechend der spezifischen Anforderungen für Photobioreaktorsysteme in der Algenbiotechologie adaptieren.

Nach einer exemplarischen Realisierung beim Aufbau der Anlagensteuerung eines Durchflusszellen-Fluorimeters und entsprechendem Online-Monitoring sollen die gewonnenen Erkenntnisse in Form von Standardschnittstellen auf andere Analysesysteme übertragen werden. Hierbei spielt auch die Anwendung in industrieller Umgebung eine zentrale Rolle in Bezug auf Verfügbarkeit und Robustheit der verwendeten Techniken, so dass auch weitere Hersteller von individuellen Messsystemen für die Biowissenschaften und Biotechnologie-prozesse von dieser Entwicklung profitieren.

Dieses Forschungsprojekt ist ein Teilvorhaben des Projektes FORZA – Forschungs- und Technologietransfer für das Leben im digitalen Zeitalter und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Kennzeichen 03IHS047G gefördert.