Algi to świetne źródło biopaliwa, ale technologię trzeba dopracować

Sztuczna inteligencja pomoże przetworzyć algi na biopaliwo

Sztuczna inteligencja pojawia się w wielu aspektach naszego życia. Teraz amerykańscy naukowcy wykorzystują ją do produkcji biopaliw.

Zespół uczonych z Texas A&M AgriLife Research użył sztucznej inteligencji (SI) do produkcji alg jako źródła biopaliwa, które może być używane do napędzania samolotów odrzutowych i innych środków transportu. To światowy rekord, który szczegółowo opisano w Nature Communications. Projektem kierował prof. Joshua Yuan, a dalszym finansowaniem interesuje się amerykańskie Office of Fossil Energy and Carbon Management (FECM).

Komercjalizację biopaliw z alg utrudnia stosunkowo niska wydajność i wysokie koszty zbioru. Ograniczona penetracja światła i słaba dynamika uprawy przyczyniły się do niskiej wydajności.

prof. Joshua Yuan

Dzięki pokonaniu tych wyzwań, możliwa jest produkcja opłacalnych biopaliw w alg, które ograniczą emisję dwutlenku węgla, złagodzą zmiany klimatyczne i zmniejszą zależność ludzkości od ropy naftowej. Zespół prof. Yuana ma doświadczenie w tej dziedzinie, bo wcześniej przekształcał pozostałości kukurydz i traw w biodegradowalne tworzywa sztuczne.

Czytaj też: Paliwa przyszłości. Jaka alternatywa dla samochodów?

Najnowszy projekt wykorzystuje opatentowany model uczenia maszynowego sztucznej inteligencji do przewidywania penetracji światła przez algi, ich wzrostu i optymalnej gęstości. Model ten pozwala na ciągłe zbieranie syntetycznych alg za pomocą hydroponiki, aby utrzymać szybki wzrost przy optymalnym zagęszczeniu, co zapewnia najlepszą dostępność światła. Uczeni z powodzeniem osiągnęli w eksperymencie na wolnym powietrzu ok. 43,3 g/m2 dziennie wydajności biomasy, co stanowi rekord świata. Dotychczasowy rekord wynosił 25 g/m2 dziennie.

Algi mogą być wykorzystywane jako alternatywne źródło energii dla wielu gałęzi przemysłu, w tym jako biopaliwo i paliwo lotnicze. Algi są dobrym alternatywnym źródłem paliwa dla tego przemysłu. Stanowią alternatywny surowiec dla rafinerii bioetanolu bez konieczności wstępnej obróbki. Jego koszt jest niższy niż koszt węgla czy gazu ziemnego. Umożliwia także bardziej efektywny sposób wychwytywania i utylizacji dwutlenku węgla.

prof. Joshua Yuan

Biopaliwo z alg jest uważane za jedno z najlepszych rozwiązań w zakresie energii odnawialnej, ale jego komercjalizację utrudniają ograniczenia wzrostu spowodowane wzajemnym zacienieniem i wysokie koszty zbiorów.

Przezwyciężamy te wyzwania, wykorzystując uczenie maszynowe do zaprojektowania półciągłej uprawy glonów (SAC) w celu utrzymania optymalnego wzrostu komórek i zminimalizowania wzajemnego zacienienia.

prof. Joshua Yuan

Pomimo znacznego potencjału i szeroko zakrojonych wysiłków, komercjalizacja biopaliwa z alg była utrudniona przez ograniczoną penetrację światła słonecznego, słabą dynamikę uprawy, stosunkowo niską wydajność i brak opłacalnych przemysłowych metod zbioru. Wkrótce może się to zmienić.