[Video] Giải pháp sinh thái cho tương lai: công nghệ sinh học
CHLB ĐỨC – Các chuyên gia tự động hóa tại công ty Festo cho thấy cách ứng dụng từ những sáng kiến khoa học đời sống và sinh học, giúp phát triển các giải pháp sinh thái cho thế giới tương lai – từ việc nuôi tảo đến lưu trữ và vận chuyển hydro, cho đến việc mở ra các ngành học mới đầy sáng tạo.
Tại công ty chuyên về tự động hóa Festo, năm 2024 là năm của sinh học hóa. Ví dụ, hệ thống công nghệ sinh học BionicHydrogenBattery, là một công nghệ độc đáo về việc lưu trữ đơn giản và vận chuyển hydro an toàn với sự trợ giúp của vi khuẩn. Công ty Festo đã chứng minh cách thức các quy trình sinh học công nghiệp có thể được vận hành hiệu quả trong thời gian dài bằng cách sử dụng nhiều thành phần và giải pháp khác nhau từ danh mục sản phẩm. Công ty Festo cam kết sinh học hóa như một lĩnh vực học tập: với các hệ thống học tập theo mô-đun, được cấp chứng chỉ “Biomechatronics” (tạm dịch là ‘Cơ điện tử sinh học’) bởi Phòng Thương mại và Công nghiệp Đức (IHK – German Chambers of Commerce and Industry).
Trong tương lai, nhà máy nhỏ nhất sẽ là các tế bào sinh học
Mục tiêu đã tuyên bố của công ty Festo là cung cấp các giải pháp thân thiện với môi trường bằng công nghệ tự động hóa nội bộ và do đó góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống của các thế hệ hiện tại và tương lai. Do đó, công ty đang nỗ lực nghiên cứu cách thức thực hiện các quy trình với mức tiêu thụ vật liệu ít hơn và tái chế nhiều hơn, cũng như việc sử dụng vật liệu thay thế. Theo công ty Festo, sự phát triển của sinh học như một lĩnh vực ứng dụng cho tự động hóa đặc biệt đầy hứa hẹn. Nhà máy nhỏ nhất trong tương lai sẽ là các tế bào sinh học.
Làm cho các quá trình sinh học khả thi về mặt kinh tế
Các quá trình sinh học mất nhiều thời gian trong tự nhiên sẽ được đẩy nhanh, mở rộng quy mô và do đó trở nên khả thi về mặt kinh tế với sự trợ giúp của công nghệ tự động hóa. Nhờ sự kết hợp của nhiều năm kinh nghiệm và công nghệ phát triển cao, công ty Festo đảm nhiệm vai trò dẫn đầu và chứng minh những gì có thể thực hiện được với công nghệ tự động hóa & điều khiển và điều chỉnh tinh vi trong lĩnh vực sinh học hóa. Tiếp theo các lò phản ứng sinh học “PhotoBionicCell” (2022) và “BionicCellFactory” (2023), tập trung vào việc nuôi trồng tảo, dự án “BionicHydrogenBattery” hiện tại của công ty Festo tập trung vào một trong những nguồn năng lượng của tương lai: hydro.
Lưu trữ và vận chuyển hydro an toàn với sự trợ giúp của vi khuẩn
Hiện tại, hydro chỉ có thể được lưu trữ và vận chuyển một cách an toàn và theo cách tiết kiệm không gian bằng các quy trình đòi hỏi nhiệt độ cực cao hoặc cực thấp và áp suất cao từ 150-700 bar. Điều này yêu cầu rất nhiều năng lượng. Với hệ thống công nghệ sinh học hoàn toàn tự động “BionicHydrogenBattery”, công ty Festo đang cho thấy một cách tiếp cận hoàn toàn mới: chất dễ bay hơi được chuyển đổi thành axit formic với sự trợ giúp của vi khuẩn theo cách ít rủi ro và tiết kiệm năng lượng ở nhiệt độ tương đối thấp khoảng 65 độ C và áp suất thấp 1,5 bar. Axit có thể được lưu trữ và vận chuyển một cách dễ dàng. Khi đến nơi cung cấp, cùng một loại vi khuẩn sẽ đảo ngược quy trình và phân hủy axit trở lại thành carbon dioxide và hydro. Và sau này có thể được sử dụng để tạo ra điện, CO2 có độ tinh khiết cao được dùng và sử dụng thêm trong ngành công nghiệp đồ uống. Tiếp đó, chúng sẽ được tái chế theo nghĩa của nền kinh tế tuần hoàn và được sử dụng lại để sản xuất axit formic.
Nghiên cứu cơ bản của trường đại học làm cơ sở
Cốt lõi của quá trình sinh học là vi khuẩn Thermoanaerobacter kivui (T. kivui). Những vi khuẩn này có một loại enzyme đặc biệt cho phép chúng chuyển đổi hydro và CO2 thành axit formic. Quá trình này đã được nhóm nghiên cứu do Giáo sư Tiến sĩ Volker Müller, Trưởng khoa Vi sinh vật học phân tử và Năng lượng sinh học (Molecular Microbiology and Bioenergetics) tại Đại học Goethe Frankfurt, dẫn đầu, phát hiện và nghiên cứu cơ bản, mà nhóm công ty Festo đang hợp tác chặt chẽ trong dự án. Tiến sĩ Michael Sinsbeck, Trưởng phòng Dự án Bionic tại Festo cho biết: “Hydro là một trong những nguồn năng lượng của tương lai, sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra năng lượng sạch, trong số những thứ khác. Với khái niệm của mình, chúng tôi đang giúp biến tiềm năng này thành hiện thực về mặt kinh tế”.
Tự động hóa công nghệ sinh học: lò phản ứng cho tảo và vi khuẩn
Nhìn chung, các quy trình sinh học ngày càng trở nên quan trọng đối với ngành công nghiệp vì chúng cung cấp các giải pháp thay thế bền vững cho các sản phẩm được sản xuất theo phương pháp thông thường. Tiến sĩ Elias Knubben, Trưởng phòng Nghiên cứu và Đổi mới tại Festo nói rằng: “Ngoài tảo, chúng ta có thể sử dụng nhiều sinh vật khác để sản xuất chẳng hạn như thực phẩm, nhiên liệu sinh học hoặc nhựa sinh học từ các nguồn tài nguyên tái tạo”. Công ty Festo đã trình bày tổng quan về các thành phần và giải pháp tại hội chợ Hannover Messe 2024 bằng cách sử dụng các quy trình nuôi cấy được chọn minh họa trong hai lò phản ứng sinh học: một lò phản ứng (FPA, Subitec) nuôi tảo Chlorella vulgaris và một lò phản ứng bằng thép không gỉ để nuôi cấy các vi sinh vật như khuẩn E. coli.
Sản phẩm cho thị trường sinh học đang phát triển
Ông Ralf Kapfhamer, người chịu trách nhiệm về Phát triển công nghệ sinh học tiên tiến và Tự động hóa quy trình tại công ty Festo cho biết: “Với danh mục sản phẩm của mình, chúng tôi đã có thể phục vụ thị trường sinh học đang phát triển trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong việc cung cấp khí, xử lý chất lỏng và tự động hóa toàn diện các lò phản ứng sinh học”. Van nối VTUX mới cho phép kiểm soát các van khí nén trên lò phản ứng sinh học, đóng vai trò trung tâm trong danh mục sản phẩm này.
Sinh học như một lĩnh vực học tập: mô-đun đào tạo mới và được cấp bằng
Để tích hợp các quy trình sinh học vào các quy trình kỹ thuật, cần có kiến thức từ các lĩnh vực kỹ thuật điện, cơ khí, khoa học máy tính và công nghệ sinh học. Điều này dẫn đến một ngành nghề mới: kỹ thuật viên cơ điện tử sinh học. Một khái niệm học tập theo mô-đun do công ty Festo phát triển, learning reactor (tạm dịch là ‘lò phản ứng học tập’), kiến thức này được dạy bằng cách kết hợp phần cứng và phần mềm.
Bằng cấp bổ sung: Bảo vệ khí hậu và phát triển bền vững
Tuy nhiên, công ty Festo không chỉ đáp ứng những vấn đề mới trong lĩnh vực sinh học hóa theo góc độ kỹ thuật; với tư cách là công ty dẫn đầu thị trường về đào tạo kỹ thuật và giáo dục nâng cao, công ty đang theo dõi các bằng cấp cần thiết trong tương lai. Đối với lĩnh vực đào tạo nghề, công ty Festo đã đưa ra bằng cấp bổ sung “Climate protection and sustainable development” (tạm dịch là ‘Bảo vệ khí hậu và phát triển bền vững’) cùng với Phòng Thương mại và Công nghiệp Khu vực Stuttgart (Stuttgart Region Chamber of Industry and Commerce). Nó hướng đến nhiều ngành nghề đào tạo. Đối với các học viên công nghiệp – kỹ thuật và thương mại nói riêng, sẽ có một mô-đun có tên là “Automation of biological transformation” (tạm dịch là ‘Tự động hóa quá trình chuyển đổi sinh học’). Công ty Festo sẽ bao gồm một số phần của chương trình này tại trung tâm đào tạo của mình và sẽ bắt đầu với các học viên của riêng mình.
Khóa học cấp bằng về cơ điện tử sinh học mới
Ngoài ra còn có các kế hoạch cụ thể cho bậc đại học: Ông Stefan Dietl, Trưởng phòng Đào tạo tại Festo cho biết: “Chúng tôi đang đào tạo các chuyên gia của tương lai. Đó là lý do tại sao chúng tôi hợp tác với Đại học Reutlingen để thiết kế một khóa học cơ điện tử sinh học mới kết hợp nội dung sinh học và kỹ thuật với trọng tâm là tế bào như một nhà máy nhỏ nhất thế giới. Sinh viên chủ yếu sẽ học các kỹ năng kỹ thuật với chúng tôi”. Lò phản ứng cho việc học tập sẽ được sử dụng ở đây.
Để xem các tin bài khác về “Công nghệ sinh học”, vui lòng nhấn vào đây.
Nguồn: Hannover Messe
Lưu ý:
Để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ YouTube/ một dịch vụ của Google), Quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet nhanh, có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới góc phải của video)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút biểu tượng phụ đề [cc]. Một số video không có chức năng này sẽ không có biểu tượng phụ đề.
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologyMag.net
