以数字化和可持续发展推动工业转型
原标题：以数字化和可持续发展推动工业转型
在2022汉诺威工业博览会上，Festo公司展示用于制造藻类产品的自动化生物反应器原型机。图片来源：本报记者 李山摄
工业转型是2022汉诺威工业博览会的主旋律。鉴于当前的全球政经形势，人们正面临自工业化以来最大的转型——朝着资源节约、气候中和和可持续生产的方向发展。在这个过程中，数字化、自动化、创新技术和可再生能源生产，都是确保供应和增长安全，同时实现气候目标的动态驱动力。
加速绿氢经济发展
在欧洲的二氧化碳中性生产和能源安全方面，可再生能源发挥着关键作用，相关技术越来越受重视。在2022汉诺威工博会上，超过200家参展商致力于氢的主题，展示基于氢的可持续能源供应解决方案。为氢经济的加速发展提供了欧洲最大的平台。通过风能和太阳能大量生产可储存的绿氢，是成功实现快速能源转型的关键。
弗劳恩霍夫研究所使用所谓的“参考工厂”展示了如何降低氢气生产成本。该研究所利用数字孪生技术，绘制了氢气生产系统的必要元素。通过系统和深入的优化，包括全新的双极板多道次轧制工艺；插入微结构以延长使用寿命并提高电解槽的效率；开发用于分配电解槽内流体的集成组件的生产工艺；将数字喷墨印刷技术高效地用于催化剂涂层膜生产等，可将电解槽的成本降低四分之一。
GP Joule公司展示了德国最大的氢移动项目。该公司在德国北部石荷州的太阳能和风能公园附近建有5个生产绿氢的电解点和两个加氢站，运营着2辆氢燃料巴士和30辆氢动力汽车。该项目的重点在于建立模块化可扩展的氢气生产和销售网络，属于德国联邦交通部“氢能和燃料电池技术国家创新计划”的一部分。
西班牙的Iberdrola公司展示了目前为止欧洲最大的工业用氢气项目。这个投资1.5亿欧元的绿氢工厂由一个100兆瓦的光伏电站、一个存储容量为20兆瓦时的锂离子电池系统和20兆瓦的氢电解系统组成，每年可生产20万吨的绿氢。该公司承认目前仍处于开发绿氢的早期阶段，但预计未来生产成本能够迅速下降。Iberdrola计划到2030年获得90亿欧元的投资，目标是能够提供4吉瓦的电解能力。
工业生物化将成趋势
2022汉诺威工博会上，工业和制造自动化的领先企业Festo推出了带量子传感器的自动化生物反应器，展示了未来工业生物化的可能方法。藻类细胞利用叶绿体的光合作用将阳光、二氧化碳和水转化为氧气和化学能载体或有机材料。在具有适当传感器、控制技术和自动化的生物反应器中，藻类的效率可以提高到陆地植物的一百倍。因此，它们在气候中性循环经济方面具有相当大的潜力。
Festo将生物经济视为未来的经济体系，希望通过自动化技术大规模培养生物质。作为代谢过程的产物，藻类产生脂肪酸、色素和表面活性剂，可用作生产药品、食品、塑料或化妆品的原材料。Festo的生物反应器可用于自动培养藻类并控制其生长。其成熟的控制技术与最新的自动化组件可为微生物创造最佳的生长条件。整体充气概念可确保从空气中提取的二氧化碳均匀分布在循环生物流体中。
生物反应器的一个主要挑战是精确确定生物质的量。为此，Festo依靠初创公司Q.ANT的量子传感器来提供有关生物体生长的精确和实时信息。通过Festo的特殊微流体组件，量子传感器能够对单个细胞进行光学分析，从而可以精确确定生物质的量。研究人员还在人工智能的帮助下检查细胞的活力，优化生物反应器以繁殖藻类培养物，或以最少的能量输入维持预定的生长参数。
