Künstliche Intelligenz hilft beim Algenanbau zur Herstellung von sauberem Biokraftstoff

Algen haben so immense Potenzial als BiokraftstoffQuelle, die Wissenschaftler seit langem für nachhaltige Energie untersuchen. Sie haben sogar erstellt 3D-gedruckte künstliche Blätter aus Algen zur Sauerstoffgewinnung für unsere Marsuntersuchungen.

Jetzt nutzen Wissenschaftler von Texas A&M AgriLife Research künstliche Intelligenz, um einen neuen Weltrekord für die Produktion von Algen als zuverlässige Biokraftstoffquelle zu brechen, damit eine umweltfreundlichere und wirtschaftlichere Kraftstoffquelle für Düsenflugzeuge und andere Transportmittel erreicht werden könnte.Das Forschungsprojekt wird von Joshua Yuan, PhD. durchgeführt und vom US Department of Energy Fossil Energy Office finanziert.

Beseitigung der Hindernisse

Eines der größten Probleme bei der Verbreitung von Algen waren ihre Wachstumsbeschränkungen aufgrund gegenseitiger Beschattung und der hohen Erntekosten. Aber auch das steht kurz vor der Überwindung.

Das Team setzt maschinelles Lernen ein, um das Zellwachstum zu unterstützen und gegenseitige Beschattung zu verhindern. Außerdem soll eine aggregationsbasierte Sedimentationsmethode eine kostengünstige Biomasseernte und eine wirtschaftliche halbkontinuierliche Algenkultivierung SAC erreichen.

Durch ein Teichsystem im Freien hat das Forschungsteam den Rekord mit der Produktion von 43,3 Gramm Biomasse pro Quadratmeter und Tag gebrochen. Der neueste Zielbereich des Energieministeriums lag bei 25 Gramm pro Quadratmeter und Tag. Diessenkt den Mindestverkaufspreis für Biomasse auf rund 281 $ pro Tonne.

Mais, das allgemein als kostengünstiges Biomasse-Ausgangsmaterial für Ethanol gilt, kostet 260 $ pro Tonne. Es muss jedoch gemahlen und der Brei vor der Fermentation gekocht werden. Yuans Technik hingegen erfordert keineaufwendige Vorbehandlungen vor der Fermentation.

Trotz aller Hindernisse vor der Kommerzialisierung von Algen scheint diese Technik kostengünstig zu sein und hilft, Algen als brauchbare alternative Energiequelle weiterzuentwickeln. Außerdem glaubt Yuan, dass nachhaltige Algen-Biokraftstoffe in der Lage sein werden, die Kohlenstoffemissionen zu senken, den Klimawandel lindern, die Erdölabhängigkeit verringern und die Bioökonomie durch die Überwindung dieser Hindernisse transformieren.

Die Studiewurde veröffentlicht ein Naturkommunikation.

Zusammenfassung:
Biokraftstoff aus Algen gilt als eine der ultimativen Lösungen für erneuerbare Energien, aber seine Kommerzialisierung wird durch Wachstumsbeschränkungen behindert, die durch gegenseitige Beschattung und hohe Erntekosten verursacht werden. Wir überwinden diese Herausforderungen, indem wir das maschinelle Lernen vorantreiben, um das Design eines halbkontinuierlichen zu informierenAlgenkultivierung SAC, um ein optimales Zellwachstum aufrechtzuerhalten und gegenseitige Beschattung zu minimieren. Anschließend wird eine aggregationsbasierte Sedimentationsstrategie ABS entwickelt, um eine kostengünstige Biomasseernte und eine wirtschaftliche SAC zu erreichen. Die ABS wird durch die Entwicklung eines schnell wachsenden Stamms erreicht,Synechococcus elongatus UTEX 2973 zur Produktion von Limonen, das die Hydrophobie der Cyanobakterien-Zelloberfläche erhöht und eine effiziente Zellaggregation und -sedimentation ermöglicht SAC entfesselt das Wachstumspotenzial von Cyanobakterien mit einer Biomasseproduktivität von 0,1 g/l/h und einer Limonenproduktivität von 0,2 mg/l/h über einen längeren Zeitraumin Photobioreaktoren.Scaling-up des SAC mit einem Outdoor-Teichsystem erreicht einen Biomasseertrag von 43,3 g/m2/Tag, bringing des Mindestverkaufspreises für Biomasse auf etwa 281 $ pro Tonne.