Digital Twin stimuleert de kleinschalige agro-industrie in het Amazonegebied

Diep in het Amazoneregenwoud helpt het Moiru-project een kleinschalige producent van etherische oliën om slimmer te werken. In het kader van een proof of concept laat dit zien hoe Digital Twin gereedschap — waaronder Simcenter STAR ‑CCM+ — kan een verschil maken ver van de fabrieksvloer

Het vochtige klimaat van de Amazone biedt ideale omstandigheden voor geurende planten. Sinds 2003 levert de coöperatie Campo Limpo (APROCAMP) in Santo Antônio do Tauá deze gewassen aan Natura — een Braziliaanse multinational en Latijns-Amerika's toonaangevende bedrijf op het gebied van schoonheid en persoonlijke verzorging. En sinds 2024 is de coöperatie ook betrokken bij de winning van hun etherische oliën, waardoor meer van de waarde bij de gemeenschap blijft.

Dankzij het Moiru-project kan het proces voor de extractie van etherische oliën nu worden geautomatiseerd. Het project is ontwikkeld in samenwerking met Natura als onderdeel van ons Tech4Amazonia-initiatief en richt zich op de toepassing van digitale technologieën in industriële processen op het platteland van het Amazonegebied. Onze ingenieurs brengen hun expertise in automatiserings-, simulatie- en gegevensintelligentietechnologieën in, terwijl Natura wetenschappelijke expertise op het gebied van sociale biodiversiteit en langdurige relaties met lokale gemeenschappen biedt.

Een traditioneel proces wordt digitaal

Traditioneel wordt bij de productie van etherische olie stoom gebruikt: het plantmateriaal wordt in grote vaten verpakt en er stroomt stoom door de organische stof, waarbij de etherische oliën van de plant worden verdampt, die vervolgens in de volgende stap worden gecondenseerd en van het water worden gescheiden. De kwaliteit van het eindproduct hangt onder andere af van hoe gelijkmatig de stoom door het materiaal beweegt en hoe stabiel de druk en temperatuur blijven tijdens de run. Om elke keer de beste resultaten te behalen, wilden we het proces digitaliseren. Want niets mag aan het toeval worden overgelaten.

Onze ingenieurs begonnen met het gedetailleerd in kaart brengen van de bestaande afzuiginstallatie. Dit omvatte het verzamelen en valideren van technische gegevens zoals CAD-tekeningen, leidingen- en instrumentatieschema's en randvoorwaarden, gevolgd door bezoeken ter plaatse om inzicht te krijgen in de infrastructuur van de coöperatie en de operationele beperkingen van een agro-industriële operatie in het Amazonegebied. Deze informatie werd verzameld om een Digital Twin van het extractievat met behulp van computationele vloeistofdynamica (CFD) in Simcenter STAR ‑CCM+. Het model laat zien hoe stoom door het plantmateriaal beweegt, waar drukdalingen optreden en hoe de temperatuur in het vat wordt verdeeld — allemaal factoren die rechtstreeks van invloed zijn op de efficiëntie en reproduceerbaarheid van de extractie.

Het verkrijgen van diepere kennis en betere controle over de extractieprocessen is van fundamenteel belang voor het verbeteren van de efficiëntie en het genereren van grondstoffen van hogere kwaliteit.

Romulo Zamberlan, Directeur Toekomstige Wetenschappen en Welzijn, Natura

Van inzicht naar actie

De inzichten die met de Digital Twin werden verkregen, werden vervolgens in praktijk gebracht. We zijn begonnen met de integratie van een automatiseringslaag in het extractieproces van de agro-industrie. Er werd een druksensor geïnstalleerd vóór de extractor, er werd een proportionele klep in de stoomleiding geplaatst en er werden massastroom- en temperatuursensoren toegevoegd om de belangrijkste variabelen van elke batch vast te leggen. Deze componenten worden bestuurd en bewaakt via een PLC/HMI-systeem en een controlesysteem, waardoor operators het gewenste stoomdebiet kunnen instellen, het procesgedrag kunnen observeren en stabiele bedrijfsomstandigheden kunnen handhaven.

Alle gegevens die tijdens het proces worden aangemaakt, worden lokaal geregistreerd door Industrial Edge, wat essentieel is in gebieden waar de connectiviteit beperkt kan zijn. De gegevens kunnen vervolgens met verschillende toepassingen worden geanalyseerd.

Meetbare verbeteringen

De resultaten van de CFD-simulatie lieten zien dat de drukniveaus voor de extractie van etherische olie tot 50% lager zouden kunnen zijn dan de drukniveaus die oorspronkelijk werden gebruikt. Dit betekent een grotere energie-efficiëntie van de ketel, een lager verbruik van biomassa en water, en bijgevolg een verlaging van de bedrijfskosten en de ecologische voetafdruk. Stabielere drukomstandigheden zorgen ervoor dat het proces nu veiliger is.

Het CFD-model en de automatisering zorgen ook voor een meer homogene temperatuurverdeling, wat essentieel is voor een consistente vervluchtiging van de olie; een stabielere inlaatdruk en dampstroom; en een betere procesregeling voor een hogere efficiëntie. Deze factoren hebben een directe invloed op de kwaliteit van de etherische olie. Tot slot maakt de realtime monitoring van de stoomstroom het mogelijk om het proces voor elke plantensoort te standaardiseren en op betrouwbare wijze te herhalen.

screenshot video - natura - Measurable improvements

Het verkrijgen van diepere kennis en betere controle over de extractieprocessen is van fundamenteel belang voor het verbeteren van de efficiëntie en het genereren van grondstoffen van hogere kwaliteit.

Romulo Zamberlan, Directeur Toekomstige Wetenschappen en Welzijn, Natura

Een eerlijkere toeleveringsketen

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

Naast de invoering van een hogere efficiëntie in het destillatieproces van etherische oliën, omvatte het Moiru-project ook training in automatisering, instrumentatie en procesbewaking voor leden van de APROCAMP-gemeenschap. Dat betekent dat ze niet alleen betrokken zijn bij hooggeschoolde winningswerkzaamheden, maar ook rechtstreeks deelnemen aan de digitalisering van hun productie. Natura is al meer dan 25 jaar bezig met een dergelijke transformatie naar Amazon. Zelfs vóór het Mouri-project was de jaarlijkse bruto-inkomsten van de gemeenschap al 60% gestegen en het aantal arbeidskansen met 25% gestegen dankzij haar betrokkenheid bij de productie van etherische olie.

Nu het Moiru-project met succes een proof of concept heeft doorlopen, omvatten de volgende stappen het verkennen van nieuwe toepassingen, zoals optimalisatie op basis van AI. Bovendien dient de aanpak als blauwdruk voor andere agro-industrieën.

april 2026