Digital Twin kurbelt die kleine Amazonas-Agrarindustrie an

Tief im Amazonas-Regenwald hilft das Moiru-Projekt einem kleinen Hersteller ätherischer Öle, intelligenter zu arbeiten. Im Rahmen eines Machbarkeitsnachweises zeigt es, wie Digital Twin Tools — einschließlich Simcenter STAR ‑CCM+ — kann weit entfernt von der Fabrikhalle einen Unterschied machen

Das feuchte Klima des Amazonas bietet ideale Bedingungen für duftende Pflanzen. Seit 2003 beliefert die Campo Limpo Cooperative (APROCAMP) in Santo Antônio do Tauá Natura — ein multinationales brasilianisches Unternehmen und Lateinamerikas führendes Schönheits- und Körperpflegeunternehmen — mit diesen Pflanzen. Und seit 2024 ist die Kooperative auch an der Gewinnung ihrer ätherischen Öle beteiligt, sodass ein größerer Teil des Werts bei der Gemeinschaft bleibt.

Durch das Moiru-Projekt kann der Prozess der Extraktion ätherischer Öle jetzt automatisiert werden. Das mit Natura im Rahmen unserer Tech4Amazonia-Initiative entwickelte Projekt konzentriert sich auf die Einführung digitaler Technologien in industriellen Prozessen in ländlichen Gebieten des Amazonas. Unsere Ingenieure bringen ihr Fachwissen in den Bereichen Automatisierung, Simulation und Datenintelligenz ein, während Natura wissenschaftliche Kompetenz im Bereich der sozialen Biodiversität und langjährige Beziehungen zu lokalen Gemeinschaften mitbringt.

Ein traditioneller Prozess wird digital

Traditionell wird bei der Herstellung ätherischer Öle Dampf verwendet: Das Pflanzenmaterial wird in große Bottiche verpackt, und Dampf durchströmt das organische Material, wodurch die ätherischen Öle der Pflanze verdampfen, die dann im nächsten Schritt kondensiert und vom Wasser getrennt werden. Die Qualität des Endprodukts hängt unter anderem davon ab, wie gleichmäßig sich der Dampf durch das Material bewegt und wie stabil Druck und Temperatur während des Laufs bleiben. Um jedes Mal die besten Ergebnisse zu erzielen, haben wir uns vorgenommen, den Prozess zu digitalisieren. Weil nichts dem Zufall überlassen werden sollte.

Unsere Techniker begannen damit, die bestehende Extraktionseinrichtung detailliert abzubilden. Dazu gehörten das Sammeln und Validieren von technischen Daten wie CAD-Zeichnungen, Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagrammen sowie Randbedingungen, gefolgt von Besuchen vor Ort, um die Infrastruktur der Genossenschaft und die betrieblichen Einschränkungen eines agroindustriellen Betriebs im Amazonasgebiet zu verstehen. Diese Informationen wurden gesammelt, um eine zu erstellen Digital Twin des Extraktionsbehälters mithilfe von Computational Fluid Dynamics (CFD) in Simcenter STAR ‑CCM+. Das Modell zeigt, wie Dampf durch das Pflanzenmaterial strömt, wo Druckverluste auftreten und wie sich die Temperatur im Behälter verteilt — alles Faktoren, die die Effizienz und Reproduzierbarkeit der Extraktion direkt beeinflussen.

Ein tieferes Wissen und eine bessere Kontrolle über die Extraktionsprozesse sind von grundlegender Bedeutung, um die Effizienz zu verbessern und qualitativ hochwertigere Rohstoffe zu erzeugen.

Romulo Zamberlan, Direktor für Zukunftswissenschaften und Wohlbefinden, Natürlich

Von der Einsicht zur Aktion

Die durch den Digital Twin gewonnenen Erkenntnisse wurden dann in die Tat umgesetzt. Wir haben damit begonnen, eine Automatisierungsebene in den Extraktionsprozess der Agrarindustrie zu integrieren. Ein Drucksensor wurde vor dem Extraktor installiert, ein Proportionalventil wurde in der Dampfleitung platziert und Massenfluss- und Temperatursensoren wurden hinzugefügt, um die wichtigsten Variablen jeder Charge zu erfassen. Diese Komponenten werden über ein SPS-/HMI-System und eine Überwachungssteuerung gesteuert und überwacht, sodass Bediener den gewünschten Dampfdurchsatz einstellen, das Prozessverhalten beobachten und stabile Betriebsbedingungen aufrechterhalten können.

Alle dabei erstellten Daten werden lokal von Industrial Edge protokolliert, was in Bereichen, in denen die Konnektivität eingeschränkt sein kann, unerlässlich ist. Die Daten können dann mit verschiedenen Anwendungen analysiert werden.

Messbare Verbesserungen

Die Ergebnisse der CFD-Simulation zeigten, dass die Druckwerte für die Extraktion von ätherischem Öl bis zu 50% niedriger sein könnten als die ursprünglich verwendeten. Das bedeutet eine höhere Energieeffizienz im Kessel, einen geringeren Biomasse- und Wasserverbrauch und folglich eine Reduzierung der Betriebskosten und des CO2-Fußabdrucks. Stabilere Druckbedingungen sorgen dafür, dass der Prozess jetzt sicherer ist.

Das CFD-Modell und die Automatisierung sorgen auch für eine homogenere Temperaturverteilung, was für eine gleichbleibende Ölverflüchtigung, einen stabileren Eingangsdruck und Dampffluss sowie eine bessere Prozesssteuerung für eine höhere Effizienz unerlässlich ist. Diese Faktoren wirken sich direkt auf die Qualität des ätherischen Öls aus. Schließlich ermöglicht die Überwachung des Dampfflusses in Echtzeit, dass der Prozess standardisiert und zuverlässig für jede Pflanzenart wiederholt wird.

screenshot video - natura - Measurable improvements

Ein tieferes Wissen und eine bessere Kontrolle über die Extraktionsprozesse sind von grundlegender Bedeutung, um die Effizienz zu verbessern und qualitativ hochwertigere Rohstoffe zu erzeugen.

Romulo Zamberlan, Direktor für Zukunftswissenschaften und Wohlbefinden, Natürlich

Eine gerechtere Lieferkette

Members of the APROCAMP community have acquired digitalization skills in the framework of the Moiru project.

Neben der Einführung einer höheren Effizienz des Destillationsprozesses für ätherische Öle umfasste das Moiru-Projekt auch training in den Bereichen Automatisierung, Instrumentierung und Prozessüberwachung für Mitglieder der APROCAMP-Community. Das bedeutet, dass sie nicht nur an höherqualifizierten Gewinnungsarbeiten beteiligt sind, sondern auch direkt an der Digitalisierung ihrer Produktion beteiligt sind. Natura verwandelt sich seit mehr als 25 Jahren in Amazonas, schon vor dem Mouri-Projekt verzeichnete die Gemeinde bereits einen Anstieg ihres jährlichen Bruttoumsatzes um 60% und einen Anstieg der Beschäftigungsmöglichkeiten um 25%, da sie an der Produktion ätherischer Öle beteiligt war.

Jetzt, da das Moiru-Projekt erfolgreich einen Machbarkeitsnachweis durchlaufen hat, umfassen die nächsten Schritte die Erforschung neuer Anwendungen, wie z. B. KI-gestützte Optimierung. Darüber hinaus dient der Ansatz als Blaupause für andere Agrarindustrien.

April 2026