Американские ученые из техасской организации Texas A&M AgriLife смогли оптимизировать процесс получения топлива из водорослей с помощью искусственного интеллекта. В перспективе это позволит снизить выбросы в атмосферу. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Биотопливо из водорослей считается одним из альтернативных источников энергии. У водорослей много преимуществ. Использование биотоплива из водорослей позволяет снизить выбросы в атмосферу, что помогает в борьбе против изменения климата. Из водорослей также можно получать биоэтанол, причем для этого не требуется особой предварительной обработки сырья. Водоросли дешевле угля или природного газа, а их биомасса может пойти на корм скоту. Тогда почему же мы все еще не используем водоросли для получения топлива? Это связано с малоизученной динамикой культивации водорослей и их недостаточной освещенностью. В результате выход топлива достаточно мал. Кроме того, не существует экономически эффективных методов сбора водорослей.
Теперь исследователи разработали модель с использованием искусственного интеллекта, чтобы предсказывать рост водорослей, их освещенность и оптимальную плотность суспензии водорослей. При использовании такой модели можно непрерывно выращивать водоросли с помощью гидропоники. В то же время при оптимальной плотности суспензии и хорошей освещенности будет поддерживаться их быстрый рост. Ученые провели эксперимент, пользуясь своей моделью. Выход биомассы составил 43,3 г на м2 в день. Такой результат можно назвать мировым рекордом, поскольку ранее регуляторные органы США устанавливали цель в 25 г биомассы на м2 в день.
Ученые также оптимизировали процесс сбора водорослей. Он основан на осаждении частиц (седиментации) при объединении клеток (агрегации). Исследователи использовали штамм сине-зеленых водорослей Synechococcus elongatus UTEX2973. Эти водоросли не только быстро растут, но и синтезируют лимонен. Благодаря этому соединению повышается гидрофобность поверхности клеток водорослей, что ведет к их агрегации и последующей седиментации. Так легче и выгоднее собирать биомассу, тогда как раньше приходилось перерабатывать большие объемы воды.
По подсчетам ученых, при использовании их метода цена биомассы равна 281 доллару за тонну. Они сравнили эту цену с кукурузой, которая считается дешевым сырьем для производства биоэтанола. Ее цена — 260 долларов за тонну. При этом нужно учитывать, что при использовании водорослей перед брожением не требуется дорогостоящей обработки сырья. Кукурузу, напротив, надо предварительно измельчить и обработать.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
