Quando o milho vira roupa

A poliamida é essencial para muitos objetos do dia a dia – de roupas e sapatos a peças de carros. Em sua fábrica digital, a Cathay Industrial Biotech Ltd. na China agora produz este conhecido material a partir de biomassa renovável.

Produzir a popular poliamida a partir de milho não é fácil. Isso porque os organismos usados para isso são complicados e mutáveis. Dominar completamente todos os detalhes sutis do processo de conversão é difícil, e a relação entre diferentes estirpes, condições de reação e rendimento é complexa.


“Com o big data, podemos aprender mais sobre as leis que orientam a produção”, diz Liu Xiucai, Presidente do Conselho e CEO da Cathay. “Na verdade, a eficiência da biofabricação só pode ser melhorada integrando toda a cadeia de produção com o controle de hardware e software; a coleta, processamento e análise de dados automaticamente; e, em seguida, retroalimentando a produção com os resultados da análise.”

Embora a poliamida seja tradicionalmente sintetizada a partir de matérias-primas fósseis em fábricas petroquímicas, a Cathay Industrial Biotech Ltd. está buscando uma abordagem completamente nova. Em sua fábrica digital, a empresa produz poliamida a partir de milho e outras biomassas renováveis. Fazer fios com milho cria uma fibra com uma pegada de CO2  50 por cento menor em comparação com a fibra feita de petróleo. A tecnologia de fábrica digital da Siemens age como um importante facilitador.

 

“As indústrias petroquímicas convencionais enfrentam os riscos de esgotamento de recursos, bem como o problema das emissões de dióxido de carbono. Em comparação com os processos químicos, a biofabricação oferece muitos benefícios, incluindo o uso de recursos renováveis, condições de reação moderadas e a compatibilidade com o meio ambiente”, diz Liu.

Mas como funciona a fábrica digital da Cathay? Veja como a digitalização está tornando áreas individuais na fábrica ainda mais produtivas.

Um impulso para a P&D

Todos os anos, os pesquisadores da Cathay examinam mais de 500.000 amostras, procurando por estirpes de microrganismos e condições de fermentação para a produção industrial. Eles são apoiados pelo software Simatic SIPAT, com Tecnologia Analítica de Processo (PAT). O SIPAT ajuda os pesquisadores a identificar diretamente as relações entre alguns parâmetros importantes e o rendimento por meio da análise digital, reduzindo o número de processos necessários.

Operação ininterrupta

Uma vez iniciada a bioprodução, ela não pode ser interrompida. Como resultado, isso requer a integração completa do sistema de automação. Enquanto o sistema de controle distribuído Simatic PCS 7 da Siemens assegura a produção contínua, o sistema de gerenciamento digital de ativos da planta Comos constrói modelos digitais unificados. Há um gêmeo digital para uma ampla gama de ativos da planta, incluindo processos, sistemas elétricos, instrumentos, controle automático e tubulações.

Produção estável e eficiente

O Sistema de Execução da Manufatura (MES, na sigla em inglês) da Siemens, Simatic IT, garante produções estáveis e eficientes na Cathay. O sistema envia ordens de serviço eletrônicas aos operadores todos os dias, avalia a qualidade do trabalho e faz registros precisos. A produção não pode seguir para o próximo passo se algum ingrediente não estiver no lugar, ou se alguma fermentação de semente ainda não tiver sido concluída.


Além disso, os programas de automação substituem muitas etapas da produção, reduzindo os custos operacionais e as taxas de erros. O feedback em tempo real do sistema digital também contribui diretamente para melhorar a eficiência. O armazenamento seguro dos parâmetros do processo garante a confidencialidade de elementos como matérias-primas, fórmulas e condições do processo. O Simatic IT é capaz até de combinar automaticamente a fórmula com as matérias-primas.

“Construindo uma fábrica digital em Wusu, Xinjiang, a Cathay será capaz de obter insights de grandes volumes de dados que melhoram o processo de produção. Isto é o poder da digitalização.
Liu Xiucai, Presidente do Conselho e CEO da Cathay

Manutenção integrada

Na fábrica digital, a manutenção também se torna digital: o Comos desenvolve automaticamente planos de manutenção com base no status do equipamento e fornece uma visão geral atualizada das condições de cada dispositivo individual na fábrica. Em caso de falha, o Simatic PCS 7 envia um alarme imediatamente, o que aciona o Comos para gerar e enviar uma ordem de reparo para a parte responsável. Quando a falha é corrigida, um registro eletrônico é gerado automaticamente, que pode ser usado como referência para futuros trabalhos de manutenção e melhorias de eficiência.

A nova fábrica em Wusu não é apenas uma unidade de manufatura moderna. Na opinião de Liu, ela também está definindo o futuro da biotecnologia: "A biotecnologia pode ser usada para fabricar materiais melhores, para trabalhar com mais eficiência de custos do que a indústria petroquímica e, também, para a produção em massa."

29-10-2018

Fundada em 1997, a Cathay Industrial Biotech Ltd. é a líder do setor no mercado de bioprodução chinês. Nos últimos anos, a empresa realizou a produção em escala comercial de produtos inovadores, incluindo poliamida de base biológica e 1,5-pentanodiamina de base biológica.

A Siemens está ajudando a Cathay a construir uma instalação de bioprodução digital em Wusu, localizada na região chinesa de Xinjiang. As soluções digitais da Siemens cobrem todo o ciclo de vida do processo. Após o comissionamento, a fábrica deverá produzir 100.000 toneladas de poliamida de base biológica por ano. Além disso, 50 mil toneladas de 1,5-pentanodiamina de base biológica e 30 mil toneladas de ácido dicarboxílico de cadeia longa serão usadas como fonte de materiais para a produção de muitos produtos, como perfumes, óleos lubrificantes e medicamentos.

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