生物过程的核心是嗜热厌氧菌 (T. kivui)。这种细菌生活在中非，深埋在基伍湖的泥沼中，远离光和氧气。它天然具有一种特殊的酶，使其能够将氢气（H2 )和二氧化碳(CO2)转化为甲酸(CH2O2)，反之亦然。
法兰克福歌德大学的分子微生物学与生物能量学的系主任 Volker Müller 教授的团队对这种特性进行了基础研究，Festo 在该项目中与他们紧密合作。
高效存储
存储和运输氢气至今仍然是一大挑战。常规方法是在高压下压缩氢气、在极低温度下液化氢气或以化学方式进行转化。所有这些过程都需要消耗大量能源且非常复杂。
利用 T. kivui 细菌，在 65°C 左右的温度和 1.5 bar 的低压下可以将氢气转换为相对易于存储和运输的甲酸。
尽管这是一个生物过程，但反应过程很快，因为它不依赖于细胞的生长。细菌更像是被作为催化剂使用：它们不会被消耗，且通过足够的再生阶段，这一过程可以任意重复，是真正意义上的循环利用。
“在室温下，T. Kivui 细菌的生长停止。在这些条件下，可以将细胞存储数年，并随时重新激活。从而也可以随时灵活使用。”
Adrian Eilingsfeld 博士，Festo 仿生项目
复杂流程自动化
过去只能在实验室中实现的，如今通过 BionicHydrogenBattery 在工业上实现了规模化使用。Festo 产品组合中的许多产品能够让高度复杂的生物技术过程实现自动化。
展品中总共安装了 117 种 Festo 产品类型（相当于 1,089 个部件）。这样，新的模块化阀岛 VTUX 结合 自动化系统 CPX-E 在很小的空间内就能控制许多阀门。我们产品组合中的介质阀 VYKC 能够确保粘稠生物质溶液顺利地进出生物反应器。通过夹管阀 VZQA 调节通过过滤器的流量。为了精确计量微量液体到我们的反应器中，将步进电机 EMMS-ST与泵头组合使用作为蠕动泵工作。颜色传感器 SOEC 使用超颗粒，能检测极少量的氢气。
保障过程安全
T. kivui 细菌厌氧，也就是说它们仅在没有氧气的环境中生长。如果系统发生泄漏，这些细菌会立即死亡，因此不会对人构成风险。同时，缺氧使氢气无法形成可燃混合物。此外，在任何时候系统中氢气的含量都很小。
从氢气到甲酸 — 再回到氢气
经过数百万年的进化，细菌优化了它们的新陈代谢过程。我们可以通过将它们与技术相结合来利用这些能力。通过 BionicHydrogenBattery，我们小规模模拟现在利用我们的自动化技术可任意扩展的生物过程。
- 1: 在生物反应器中优化条件下培养 T. kivui 细菌。
- 2: 通过电解用水制氢。
- 3: 细菌将 CO2和氢气转化为甲酸。
- 4: 提取甲酸，并将其灌装到容器中。
- 5: 将甲酸安全运输到再转化地点。
- 6: 相同的细菌再次将甲酸分解成氢气和二氧化碳。
- 7: 在燃料电池中，氢气再次被转化为电能。
面向未来的可持续解决方案
生物化意味着：我们不仅向自然学习，还要与自然合作。通过这种方式，我们能够为未来提供生态创新和对气候友好的解决方案，从而为改善人们当前和今后生活质量作出贡献。
利用细菌节能和低风险存储氢气为此提供了巨大潜力。它使我们能够在有足够可持续生产的能源时制造和存储氢气，例如，在夏季或在多风和阳光充沛的国家，并在需要使用它来发电时，回收利用。
“通过将细菌与技术结合，可以利用它们的能力。因此，我们不仅向自然学习，还要与自然合作。”
Sebastian Schrof，Festo 仿生项目