MARKT | Forschung und
MARKT | Forschung und Entwicklung FORSCHUNGSPROJEKT BEVERGREEN Klimarelevante Daten im Grünen Digitalen Zwilling Mit ihren langjährigen Erfahrungen im Marketing, bei der Wahl von Zutaten und Verfahren sowie beim Einsatz von Kreislaufwirtschaftssystemen ist die Getränkeindustrie geradezu prädestiniert für eine Vorreiterrolle in Fragen der Nachhaltigkeit und des Klimaschutzes. Für einen systematischen, evidenzbasierten Weg der Branche zu einer CO 2 -basierten Produktion verknüpft das RIF Institut für Forschung und Transfer e.V., Dortmund, derzeit mit dem Forschungsprojekt BeverGreen wissenschaftliche Innovationen, vorhandene Daten und Standards sowie nachhaltige Praktiken zu einem Grünen Digitalen Zwilling, mit dem der Carbon Footprint von neuen Getränken präzise optimiert werden kann. Jetzt ist im RIF-Labor ein Bioreaktor als CO 2 -Senke in Betrieb gegangen. Das Vorhaben ist im Mai 2023 gestartet und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Die zentrale Herausforderung unserer Zeit, unserer Wirtschaft sowie unserer Gesellschaft ist es nachhaltig zu handeln, von welcher auch die Lebensmittelund Getränkeindustrie mit betroffen ist. Weiterer Schritt in Richtung Nachhaltigkeit Im Bereich der Getränkeproduktion möchte das Projekt BeverGreen – insbesondere beim Brauen – den nächsten Schritt in Richtung Nachhaltigkeit gehen. „Es gibt bereits viele Initiativen und Ansätze zur Darstellung von Maschinen, Anlagen und Prozessabläufen in der Getränkeindustrie. Jedoch fehlt es an Lösungen, die Nachhaltigkeitsinformationen wie beispielsweise Kohlendioxid-Äquivalente (CO 2 e) als Basis für strategische Entscheidungen ganzheitlich einbetten“, erläutert RIF-Projektbearbeiter David Wagstyl die Ausgangslage. Das Forschungsprojekt BeverGreen baut auf dem RIF-Vorläuferprojekt DaPro („Datengetriebene Prozessoptimierung mit Hilfe maschinellen Lernens“) auf, das bereits 2021 ein praxistaugliches KI-Instrumentarium für den Brauereisektor vorgestellt hat. Im Zentrum der Entwicklung steht auch bei BeverGreen ein Digitaler Zwilling. Dieser stellt reale Objekte, Systeme und Prozesse über den gesamten Produk tionsprozess Grafik Grüner Digitaler Zwilling als Basis einer nachhaltigen Transformation der Getränke- und Brauwirtschaft. bis zur Supply Chain im Mehrwegkreislauf digital dar. Der Digitale Zwilling erlaubt es perspektivisch, Cyber-physische Versuchsbrauerei und Loops zur Anzucht der Algenkultur. Foto: RIF Grafik: RIF CO 2 e sowie andere relevante Umweltinformationen präzise zu prognostizieren und zu analysieren. 34 | Getränke! 02 | 2024
MARKT | Forschung und Entwicklung Foto: RIF Abb. oben: CO 2 -Einspeisung des Photobioreaktors zur Kultivierung von Mikroalgen (Chlorella Vulgaris) Abb. rechts: Der Bioreaktor „Algoliner“ dient als CO 2 -Senke. Er bindet das Treibhausgas aus dem Brauprozess in Algen. Foto: RIF/Marius Syberg Die wissenschaftliche Begleitung durch die Forschungspartner RIF und den Lehrstuhl für Brau- und Getränke technologie der Technischen Universität München (TUM) verknüpft alle Projektstränge und sichert die branchenweite Anwendbarkeit der Projektergebnisse. Gemeinsam mit den Anwendungspartnern, der Bitburger Braugruppe, Augustiner und KONTOR N, die verschiedene Segmente der Getränkewertschöpfungskette repräsentieren, wurden bereits die Problemstellungen und Anforderungen an das System ermittelt. Innovative Ansätze zur Modellierung und Simulation werden derzeit mit Entwicklungspartnern wie daibe, RapidMiner und PRECOGIT entwickelt und implementiert. Die Westsächsische Hochschule Zwickau arbeitet an Modellen zur Berechnung der CO 2 e von Leergutflaschen. Die Hochschule Hof sorgt für die rechtliche Absicherung der Lösung mit Blick auf Datenschutz und -sicherheit. Projekt BeverGreen Angestrebt wird ein Assistenzsystem, das den Einsatz des „Grünen Digitalen Zwillings“ in der Praxis aufwandsarm gestalten und erleichtern soll. Dabei soll anhand typischer Anwendungsfälle in den Themenbereichen Energiemanagement, Leergutlogistik und Nachhaltigkeitsberichtswesen transparent und nachvollziehbar werden, wie der Carbon Footprint einzelner Produkte entsteht und beeinflussbar ist. Energiemanagement Vision im Themenbereich Energiemanagement ist eine effizientere und schrittweise klimaneutralere Versorgung der Prozesse mit der erforderlichen Energie. Produktspezifische Emissionen können über Stoff- und Energieflüsse abgeleitet und mit einzelnen Produktionsstufen in Verbindung gebracht werden. Dabei sollen auch Quellen-Senken- Beziehungen von Energieträgern oder der Einsatz alternativer Energien berücksichtigt werden. Ein Alleinstellungsmerkmal des Projekts BeverGreen besteht darin, dass nicht nur die Effizienzsteigerung in der Produktion angestrebt wird, sondern auch datenbasierte Geschäftsmodelle auf nachhaltigen Prinzipien generiert werden sollen. Mit Blick auf die Anwendbarkeit plant das Projekt, die entwickelten Modelle und Lösungen in der Produktion aktiv einzusetzen. Die Demonstration von CO 2 -Reduktion durch CO 2 -Bindung in einer cyber- physischen Versuchsbrauerei stellt dabei einen exemplarischen Anwendungsfall dar. Darüber hinaus soll in diesem Projekt die Produktion durch intelligente Prozesssteuerung sowie energie- und emissionsorientierte Produktionsprogrammplanung vorangetrieben und optimiert werden. Das Projekt BeverGreen trägt zur ökologischen Transformation der Wirtschaft bei, indem es Transparenz über Energieverbräuche schafft und darauf aufbauend Analysen und Entscheidungshilfen ermöglichen wird. Das Projekt soll demonstrieren, wie digitale Technologien in der Getränkeindustrie zu einem nachhaltigen Wandel beitragen können und kann so als Vorbild für andere Branchen dienen. Die Inte gration von CO 2 -Senken in geschlossene Prozesse und die Repräsentation in IT-Infrastrukturen ist ein innovativer Ansatz. Von einer CO 2 -Senke wird beispielsweise gesprochen, wenn CO 2 aus der Gärung für weitere Prozesse wie Filtration oder Abfüllung aufbereitet und verwendet oder per Photo bioreaktor in Biomasse eingebunden wird. Ein solcher Bioreaktor zur Produktion von Algen aus CO 2 wird seit Anfang des Jahres in der RIF-Forschungsbrauerei in Dortmund aktiv erprobt. Leergutlogistik Im Themenbereich Leergutlogistik soll ein besserer Informationsaustausch zwischen Brauerei und Stationen im Leergutkreislauf über Bestände, Bewegungsdaten und Lebens zyklen von Gebinden erreicht werden. Nachhaltigkeit Der Themenbereich Nachhaltigkeit dreht sich um die Verbesserung der CO 2 -Bilanzen durch Entwicklung von Schnittstellen und Festlegen von Standards für die (teil-)automatisierte Erfassung von Daten zur Erstellung von Nachhaltigkeitsberichten und Bewertung von Digitalen Produktprototypen (DPP). „Wir sind zuversichtlich, dass wir mit diesem Projekt durch die übergreifende Verknüpfung und Integration von Daten und Standards in der Branche praxisrelevante Lösungen für die anstehenden Herausforderungen der Branche im Klimaschutz entwickeln können“, so David Wagstyl. Mehr Informationen www.rif-ev.de Getränke! 02 | 2024 | 35
