21 20 Forschungsziel ist, schnellstmöglich die besten Ergebnisse für den künstlichen Photosyntheseprozess zu gewinnen. In den Laboren muss dafür sicher und zuverlässig mit kleinsten Volumina umgegangen werden. Intelligente Systeme und Komponenten aus dem Bereich LifeTech sind in der Lage, dem Menschen repetitive, zeitaufwändige und fehleranfällige Aufgaben abzunehmen. So testet ein innovativer Dispensierroboter von Festo Varianten eines für die künstliche Photosynthese benötigten Enzyms aus, das schließlich in die Droplets eingebaut werden soll. Der Dispensierkopf befüllt die Mikrotiterplatten nach Vorgaben der Wissenschaftler schnell und präzise mit kleinsten Tröpfchen der gewünschten Flüssigkeiten. Die Durchführung der einzelnen Experimente wird durch diesen Assistenten automatisiert. Damit sich Forscher auf ihre Kernaufgaben konzentrieren können, müssen die automatisierten Anlagen in Laboratorien auch einfach und intuitiv bedienbar sein. Dies stellt ein wesentliches Aufgabenfeld der Digitalisierung dar. So sorgt eine speziell entwickelte Software von Festo mit grafischer Benutzeroberfläche dafür, dass die Mikrotiterplatten abgebildet werden und Nutzer per Klick auswählen können, welche der Schächtchen mit welcher Menge und Art der Flüssigkeit befüllt werden sollen. Durch Methoden der künstlichen Intelligenz lassen sich automatische Analysen und Auswertungen künftig weiterhin zielgerichtet unterstützen – etwa durch die Berechnung von Optima, das Durchführen von Zufallstests oder die Bestimmung von Clustern, die unter eine besondere wissenschaftliche Lupe genommen werden sollen. Fragen der effizienten Gestaltung von Anlagen und Systemen werden mit Blick auf die drohenden Klimaveränderungen immer dringlicher. So erproben die Wissenschaftler die Wirksamkeit und Fortschritte der künstlichen Photosyntheseprozesse parallel in einem Algenbioreaktor: Mit einem Fassungsvermögen von eineinhalb Litern handelt es sich um eine kleinere Version des zuvor beschriebenen PhotoBionicCell von Festo. Selbstverständlich verfügt er über dieselben innovativen Eigenschaften, etwa bei Methoden der Regelung und Steuerung, der Sensorik und der Begasungsstrategie. Das System ist dennoch speziell auf das Anforderungsprofil der Forschungsarbeit zugeschnitten und konzentriert sich darauf, die künstlich hergestellten Zellen zu kultivieren. Automatisches Dispensieren Das digitalisierte Labor Ein Bioreaktor für die Forschung Der Forschungsbioreaktor bietet ideale Voraussetzungen für die wissenschaftlich notwendigen Droplet-Experimente – und damit zur Erforschung und Nutzung der künstlichen Photosynthese. Die Experten von Festo sind in der Lage, mit innovativen Technologien „lebende“ Prozesse zu automatisieren. Auch wenn sich die interdisziplinär agierenden Spezialisten noch mitten im Entwicklungsprozess befinden, zeichnet sich bereits heute die Zukunftswirklichkeit ab: Treffen Expertise in Automation und Grundlagenforschung synergetisch zusammen, lässt sich der Weg zur kohlendioxidneutralen Produktion im großindustriellen Maßstab schneller beschreiten. Eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft lässt sich nur dann realisieren, wenn die Menschheit diese als gemeinsames Ziel vor Augen hat. Theoretisches Wissen, praktisches Know-how und die interdisziplinäre Verknüpfung von beidem ist dafür in unterschiedlichsten Bereichen und Branchen gefragt. Ob Schaltschranklösungen für Bioreaktoren, Innovationen in Laborautomation und Medizintechnik, neue Ausbildungsberufe und Studiengänge oder weltweite Kooperationen in Forschung und Entwicklung – kein einziger Aspekt ist im Zeitalter der biologischen Transformation verzichtbar. Gemeinsam mehr erreichen Die künstliche Photosynthese verspricht erhebliche Effizienzsteigerungen für Bioreaktoren: Synthetisch hergestellte Droplets übernehmen dabei die Rolle natürlicher Chloroplasten. Um deren Aufbau schnellstmöglich zu optimieren, kooperieren Wissenschaftler mit den Experten von Festo.
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