É indiscutível que o avanço tecnológico tem sido a força propulsora de mudanças significativas na sociedade como um todo, e na biotecnologia não é diferente. Atualmente, vivemos no conceito da Indústria 4.0, também chamada de quarta revolução industrial, no qual os meios de produção estão dominados pela conectividade e digitalização e é devido a esses avanços que as fábricas e biofábricas inteligentes já são uma realidade.
As biofábricas, ou fábricas biológicas, são aquelas que utilizam organismos vivos para a produção de moléculas de interesse industrial e também para a produção desses organismos rapidamente e em larga escala. Ou seja, nesse modelo, os organismos se tornam a própria fábrica. As biofábricas se beneficiam de subáreas da biotecnologia, como a geração de organismos geneticamente modificados (OGMs) e a engenharia metabólica.
No setor industrial, os avanços das últimas décadas nas áreas de inteligência artificial, cloud computing, big data e internet das coisas (IoT, Internet of Things) têm gerado benefícios como a automação de processos, que resulta em redução de custos e aumento na produtividade, bem como na melhoria da qualidade. Essas novas tecnologias já estão presentes em diversos segmentos, inclusive nas biofábricas.
Internet das Coisas
O conceito de IoT, ou Internet das Coisas, se refere à rede de diferentes objetos físicos que podem se conectar à internet e, a partir de então, trocar dados com outros dispositivos. Os exemplos são inúmeros, desde o uso doméstico até o profissional, e incluem carros e eletrodomésticos conectados à internet e muitos outros. A IoT tornou possível a comunicação em tempo real entre pessoas, dispositivos e processos, e a sua aplicação em ambientes industriais é conhecida como IoT Industrial (IIoT). A IIoT é principalmente utilizada no contexto de controle de sensores e dispositivos e instrumentação industrial que envolve a computação em nuvem. Quando aliada a outras tecnologias, como a IA, a automação dos processos reduz a interferência humana, além de aumentar a eficiência e produtividade das operações comerciais.
Nesse cenário, o conceito de fábricas inteligentes tem se tornado cada vez mais presente. Uma fábrica inteligente resulta da integração de informações do chão de fábrica às funções administrativas, conectando as máquinas às pessoas. A fábrica inteligente analisa e faz curadoria de dados (big data) e aprende com a experiência, além de utilizar os dados para prever, por meio da IA, tendências na produtividade e eventos como a necessidade de manutenção de equipamentos.
Esse modelo interconectado é aplicado a diversos tipos de indústrias, incluindo as de bioprocessos e biofábricas. Alguns dos benefícios fornecidos, além da automação de processos, são o aumento de produtividade, maior segurança para os trabalhadores e para a indústria e melhoria na eficiência energética. E, devido a todas as vantagens e facilidades, a implementação desse modelo tem crescido cada vez mais no mercado industrial de base biológica, como no caso das biofábricas.
É importante ressaltar a necessidade de que os equipamentos e as pessoas estejam preparadas para a integração com fábricas inteligentes. No caso da INFORS HT, por exemplo, os biorreatores e incubadoras orbitais permitem comunicação do tipo Open Platform Communications – Unified Architecture (OPC UA), que é primordial para business intelligence, IoT e IIoT. Por sua vez, o software eve® utiliza o mesmo protocolo de comunicação para permitir a integração, controle remoto e a automatização dos equipamentos da INFORS HT e de outros fornecedores. Os usuários de biotecnologia devem estar atentos se esse tipo de tecnologia está presente em seus equipamentos e softwares, pois esse tipo de comunicação é a porta principal para a Indústria 4.0 e o que virá a seguir.
Biofábricas
As biofábricas são modelos biotecnológicos de produção que utilizam organismos vivos ou parte deles (como enzimas) para obter o produto desejado e, para isso, necessitam de estruturas de produção e laboratórios que produzam os produtos de interesse. Alguns exemplos de biofábricas são a cultura de tecidos vegetais de cana-de-açúcar e milho para a produção de biocombustíveis; o cultivo de sementes e plantas, culturas celulares e microorganismos para a produção de medicamentos; e o cultivo de microrganismos para o manejo mais sustentável da lavoura, como controle biológico de pragas e doenças, indutores de resistência e estimuladores de plantas.
Uma das premissas de uma biofábrica é o cultivo rápido e em larga escala dos organismos utilizados. Para que isso seja possível e cada vez mais otimizado, os equipamentos de uma biofábrica inteligente necessitam das tecnologias atuais de conexão com a internet, transferência de dados em tempo real e integração de todos os dados gerados por meio da IIoT.
Equipamentos e software laboratoriais tecnologicamente avançados são necessários para que os objetivos de uma biofábrica inteligente sejam atingidos. Dentro da variedade enorme disponível no mercado, alguns exemplos são:
- Pipetadores automáticos, que otimizam o trabalho, aumentam a precisão e reduzem os danos humanos devido ao esforço repetitivo da pipetagem;
- Incubadoras e biorreatores automatizados, que garantem condições ótimas de cultivo para diversos microorganismos e diferentes linhagens celular;
- Bioimpressoras para a construção de modelos fisiológicos customizáveis;
- Laboratórios completos e portáteis para análises de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR, Polymerase Chain Reaction);
- Softwares para a integração de dados das máquinas com o setor administrativo, planejamento, controle e análise de bioprocessos.
Usualmente, a transição para IoT ocorre gradativamente da escala de bancada para a de pilotos à medida que o bioprocesso é desenvolvido, e finalmente para a área de produção. O ideal seria todas as empresas já nascerem com tecnologias voltadas para IoT e dados em tempo real, no entanto o mais comum é empresas com processos consolidados fazerem a transição para as novas tecnologias. Isso requer planejamento para garantir mudanças consistentes e que permitam aos envolvidos se adaptarem à mentalidade e forma de trabalho.
Devido aos enormes avanços da tecnologia, hoje contamos com a integração de dados em tempo real entre os processos do chão de fábrica e os setores administrativos, o que otimiza e automatiza os processos industriais. Além disso, as biofábricas também se beneficiam desse progresso para tornar cada vez mais sustentável a produção de produtos de interesse industrial, principalmente em bioprocessos.
Texto escrito em parceira com a INFORS HT.
Cite este artigo:
LOURENÇO, D. A. Biofábrica inteligente: IoT e dados em tempo real. Revista Blog do Profissão Biotec, v.10, 2023. Disponível em:<>. Acesso em: dd/mm/aaaa.
Referências
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Fonte da imagem destacada: INFORS HT.
