EE.UU. - La inteligencia artificial ayuda a cultivar algas para producir biocombustible limpio

Texas A&M AgriLife Research

miércoles 9 de marzo de 2022

EE.UU. - La inteligencia artificial ayuda a cultivar algas para producir biocombustible limpio

***Traducción libre Oannes***

Es rentable también.

Por Mert Erdemir

07 de marzo de 2022
La inteligencia artificial ayuda a cultivar algas para producir biocombustible limpio

Las algas tienen un potencial tan inmenso como fuente de biocombustibles que los científicos las han estado estudiando durante mucho tiempo para obtener energía sostenible. Incluso crearon hojas artificiales impresas en 3D a partir de algas para producir oxígeno para nuestras investigaciones de Marte.

Ahora, los científicos de Texas A&M AgriLife Research están utilizando inteligencia artificial para romper un nuevo récord mundial en la producción de algas como fuente confiable de biocombustible, de modo que se pueda lograr una fuente de combustible más ecológica y económica para aviones a reacción y otros tipos de transporte. El proyecto de investigación está dirigido por Joshua Yuan, PhD., y financiado por la Oficina de Energía Fósil del Departamento de Energía de EE. UU.

Quitando los obstaculos
Uno de los principales problemas con la prominencia de las algas fue su limitación de crecimiento debido a la sombra mutua y el alto costo de la cosecha. Pero esto también está a punto de ser superado.

El equipo está empleando el aprendizaje automático para apoyar el crecimiento celular y dificultar el sombreado mutuo. Además, se diseñó un método de sedimentación basado en agregación para lograr una recolección de biomasa de bajo costo y un cultivo de algas semicontinuo (SAC, por sus siglas en inglés) económico.

Mediante un sistema de estanques al aire libre, el equipo de investigación ha batido el récord con la producción de 43,3 gramos por metro cuadrado y día de biomasa. El último rango objetivo del Departamento de Energía fue de 25 gramos por metro cuadrado por día. Este sistema reduce el precio mínimo de venta de biomasa a alrededor de $281 por tonelada.

El maíz, que aparece como la materia prima de biomasa general de bajo costo para el etanol, cuesta $ 260 por tonelada. Sin embargo, debe molerse y la papilla debe cocinarse antes de la fermentación. La técnica de Yuan, por otro lado, no requiere tratamientos previos costosos antes de la fermentación.

A pesar de todos los obstáculos que enfrenta la comercialización de algas, esta técnica parece rentable y ayuda al avance de las algas como una fuente de energía alternativa viable. Además, Yuan cree que los biocombustibles de algas sostenibles podrán reducir las emisiones de carbono, aliviar el cambio climático, aliviar la dependencia del petróleo y transformar la bioeconomía con la superación de estos obstáculos.

El estudio fue publicado en Nature Communications.

Resumen:
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 la sombra mutua y los altos costos de cosecha. Superamos estos desafíos mediante el avance del aprendizaje automático para informar el diseño de un cultivo de algas semicontinuo (SAC) para mantener un crecimiento celular óptimo y minimizar el sombreado mutuo. Luego se diseña una estrategia de sedimentación basada en agregación (ABS) para lograr una recolección de biomasa de bajo costo y un SAC económico. El ABS se logra mediante la ingeniería de una cepa de crecimiento rápido, Synechococcus elongatus UTEX 2973, para producir limoneno, que aumenta la hidrofobicidad de la superficie celular de las cianobacterias y permite una agregación y sedimentación celular eficientes. SAC libera el potencial de crecimiento de cianobacterias con una productividad de biomasa de 0,1 g/L/hora y 0. Productividad de limoneno de 2 mg/L/hora durante un período sostenido en fotobiorreactores. La ampliación del SAC con un sistema de estanques al aire libre logra un rendimiento de biomasa de 43,3 g/m2/día, lo que reduce el precio mínimo de venta de biomasa a aproximadamente $281 por tonelada.