Ученые Texas A&M AgriLife Research использовали искусственный интеллект (ИИ), чтобы установить новый значимый мировой рекорд по производству водорослей в качестве надежного и экономичного источника биотоплива, который можно использовать в качестве альтернативного топлива для реактивных самолетов и других транспортных нужд. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Джошуа Юань, научный сотрудник AgriLife, профессор и заведующий кафедрой синтетической биологии и возобновляемых продуктов Техасского колледжа сельского хозяйства и наук, возглавил исследовательский проект по биотопливу, финансируемый Управлением по ископаемым источникам энергии Министерства энергетики США.
Выводы группы исследователей были опубликованы в Nature Communications. В команду проекта также вошли Бин Лонг, аспирант кафедры патологии растений и микробиологии; Барт Фишер, содиректор Центра сельскохозяйственной и продовольственной политики Texas A&M; Генри Брайант от Департамента экономики сельского хозяйства Техаса; и Инин Цзэн, научный сотрудник Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.
«Коммерциализации биотоплива из водорослей препятствует относительно низкая урожайность и высокая стоимость сбора урожая», – констатирует Юань. По его словам, преодоление этих проблем позволит получать эффективное биотопливо из водорослей, за счет чего можно сократить выбросы углерода, смягчить последствия изменения климата, уменьшить зависимость от нефти и трансформировать биоэкономику.
Юань ранее успешно находил методы преобразования кукурузной стерни, травы и мескитового мескита в биоразлагаемые, легкие материалы и биопластики. В его последнем проекте используется запатентованная модель продвинутого обучения ИИ для прогнозирования проникновения света, роста и оптимальной плотности водорослей. Эта модель позволяет стабильно выращивать синтетические водоросли с использованием гидропоники при оптимальной плотности, обеспечивающей наилучшую доступность света.
«Мы преодолеваем эти проблемы, развивая обучение ИИ при обеспечении полунепрерывного культивирования водорослей (SAC) для поддержания оптимального роста клеток быстрорастущего штамма сине-зеленых водорослей Synechococcus elongatus UTEX2973», – пояснил Юань.
Методика, которую Юань и его команда успешно реализовали в эксперименте на открытом воздухе, позволила получить 43,3 грамма биомассы на квадратный метр в сутки, что стало новым мировым рекордом продуктивности. Предыдущий рекорд составлял 25 г/ кв.м.
Достигнутая продуктивность SAC с помощью системы открытых прудов позволяет снизить минимальную стоимость продажи полученной биомассы примерно до 281 доллара США за тонну. Для сравнения, стандартным дешевым сырьем для биомассы в производстве этанола сейчас является кукуруза, стоимость которой в настоящее время составляет около 260 долларов за тонну. При этом следует учесть, что техпроцесс Юаня не требует достаточно дорогостоящей предварительной обработки сырья перед ферментацией.
«Водоросли можно использовать в качестве альтернативного источника энергии для многих отраслей, включая биотопливо. Это альтернативное сырье для производства биоэтанола без предварительной обработки. Это дешевле, чем уголь или природный газ. Это также обеспечивает более эффективный способ улавливания и утилизации углерода», – отметил Юань.
По итогам его исследования теперь доказано, что предложенная технология доступна и помогает продвигать водоросли как реальную альтернативу традиционной топливной энергии. Водоросли также можно использовать в качестве источника белкового корма для животных. Ранее компания AgriLife Research исследовала водоросли именно в этом аспекте.