Científicos de Texas A&M AgriLife Research están usando la inteligencia artificial para establecer un nuevo récord mundial de producción de algas como fuente fiable y económica de biocombustible que puede usarse como fuente de combustible alternativa para aviones y otras necesidades de transporte.
El doctor Joshua Yuan, científico de AgriLife Research, profesor y presidente de Biología Sintética y Productos Renovables en el Departamento de Patología Vegetal y Microbiología del Colegio de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M, dirige el proyecto de investigación.
La comercialización del biocombustible de algas se ha visto obstaculizada por el rendimiento relativamente bajo y el alto coste de la cosecha. La limitada penetración de la luz y la escasa dinámica de cultivo han contribuido al bajo rendimiento.
Según Yuan, resolver estos problemas podría permitir que los biocombustibles de algas sean viables para reducir las emisiones de carbono, mitigar el cambio climático, aliviar la dependencia del petróleo y transformar la bioeconomía.
Yuan ya ha logrado encontrar métodos para convertir rastrojos de maíz, hierbas y mezquite en materiales biodegradables y ligeros y en bioplásticos.
Inteligencia artificial.
Su último proyecto utiliza un modelo de aprendizaje avanzado de inteligencia artificial patentado para predecir la penetración de la luz, el crecimiento y la densidad óptima de las algas.
El modelo de predicción permite la cosecha continua de algas sintéticas mediante el uso de la hidroponía para mantener el rápido crecimiento en la densidad óptima que permita la mejor disponibilidad de luz.
El método que Yuan y su equipo han conseguido en un experimento al aire libre es de 43,3 gramos por metro cuadrado al día de productividad de biomasa, lo que supondría un récord mundial. El último objetivo del DOE es de 25 gramos por metro cuadrado al día.
Las algas pueden usarse como fuente de energía alternativa para muchas industrias, incluyendo el biocombustible y como combustible para aviones. Las algas son una buena fuente de combustible alternativo para esta industria. Es una materia prima alternativa para la refinería de bioetanol sin necesidad de pretratamiento. Es más barata que el carbón o el gas natural. También permite una forma más eficiente de captura y utilización del carbono.
Joshua Yuan
Yuan dijo que las algas también pueden utilizarse como fuente de alimentación animal. AgriLife Research ha investigado anteriormente las algas como fuente de proteínas para el ganado.
Las algas como energía renovable
El biocombustible de algas se considera una de las soluciones definitivas para la energía renovable, pero su comercialización se ve obstaculizada por las limitaciones de crecimiento causadas por el sombreado mutuo y los altos costes de la cosecha.
Superamos estos retos avanzando en el aprendizaje automático para informar del diseño de un cultivo semicontinuo de algas (SAC) para mantener un crecimiento celular óptimo y minimizar el sombreado mutuo.
Joshua Yuan
Yuan dijo que está utilizando una estrategia de sedimentación basada en la agregación, diseñada para conseguir una cosecha de biomasa de bajo coste y un SAC económico.
La sedimentación basada en la agregación se consigue mediante la ingeniería de una cepa de algas verde-azules de rápido crecimiento, Synechococcus elongatus UTEX2973, para producir limoneno, que aumenta la hidrofobicidad de la superficie celular de las cianobacterias y permite la agregación y sedimentación eficientes de las células.
Joshua Yuan
Hacer de las algas una energía competitiva
La ampliación del SAC con un sistema de estanques al aire libre logra un rendimiento de biomasa de 43,3 gramos por metro cuadrado al día, lo que reduce el precio mínimo de venta de la biomasa a unos 281 dólares por tonelada, según el artículo de la revista.
En comparación, la materia prima estándar de bajo coste para la biomasa en el etanol es el maíz, que actualmente cuesta aproximadamente 260 dólares por tonelada. Sin embargo, el proceso de Yuan no requiere un costoso pretratamiento antes de la fermentación. El maíz debe molerse y el puré debe cocerse antes de la fermentación.
Se está demostrando que esta tecnología es asequible y ayuda a impulsar las algas como una verdadera forma alternativa de energía.
Más información: Machine learning-informed and synthetic biology-enabled semi-continuous algal cultivation to unleash renewable fuel productivity
Deja una respuesta