I siti Web IEEE inseriscono cookie sul tuo dispositivo per offrirti la migliore esperienza utente.Utilizzando i nostri siti Web, accetti il ​​posizionamento di questi cookie.Per saperne di più leggi la nostra Privacy Policy.Anche la roba viscida sembra migliore per la cattura del carbonioLe alghe sono formidabili nel fissare il carbonio.Come le piante, assorbono grandi quantità di anidride carbonica dall'atmosfera e la convertono in zuccheri tramite la fotosintesi.Inoltre, la viscida sostanza verde cresce più velocemente degli alberi e può crescere su terreni e acque inadatti alle colture alimentari.Tutti questi sono i motivi per cui le alghe sono considerate uno strumento importante per affrontare il cambiamento climatico.Cioè, fino a quando non provi a coltivare alghe su larga scala.La produzione di quantità sufficienti di alghe per essere economicamente vantaggiosa si è rivelata immensamente impegnativa e ha impedito ai biocarburanti di alghe di raggiungere il mercato.Ma ora i ricercatori hanno sfruttato l'intelligenza artificiale per far crescere le alghe a un ritmo record che potrebbe ridurre il costo del carburante delle alghe.Utilizzando l'apprendimento automatico per regolare con precisione la crescita delle alghe blu-verdi, note anche come cianobatteri, il team della Texas A&M University è in grado di produrre oltre 43 grammi per metro quadrato al giorno in una configurazione sperimentale all'aperto.Questo è circa il doppio dell'obiettivo di 25 grammi/m2/giorno recentemente pubblicato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.È "assolutamente senza dubbio la più alta velocità di crescita e produttività delle alghe all'aperto", afferma Joshua Yuan, professore e presidente di biologia sintetica e prodotti rinnovabili presso TAMU.Il loro processo ha il potenziale per portare il prezzo del biocarburante algale a meno di $ 5 al gallone dagli esorbitanti $ 33 di oggi.Il nuovo alto rendimento porterebbe il prezzo di vendita delle alghe a 309 dollari USA per tonnellata (281 dollari per tonnellata), meno di un quarto del prezzo di vendita delle alghe coltivate nel 2019 utilizzando metodi all'avanguardia a bacino aperto.Yuan stima cautamente che il processo del suo team abbia il potenziale per portare il prezzo del biocarburante algale a meno di $ 5 al gallone ($ 1,32 al litro) dagli esorbitanti $ 33 al gallone di oggi ($ 8,71 al litro).È leggermente più alto dell'etanolo da mais, che va da $ 2 a $ 4 al gallone (da 53 centesimi a $ 1,06 al litro) e "sta già diventando competitivo con i combustibili fossili in California, poiché possiamo collegarci alla cattura del carbonio per portare crediti di carbonio", dice.“Combinando il credito di carbonio e abbassando il prezzo del carburante, possiamo essere competitivi con i combustibili fossili.Inoltre, questo prezzo del carburante è competitivo nei mercati esteri, come la Cina, dove i prezzi del carburante sono molto più alti".Le alghe sono già coltivate commercialmente per integratori alimentari, cosmetici e mangimi per animali.Un decennio fa, c'è stato un aumento di interesse per i biocarburanti algali: gli zuccheri e gli oli prodotti dalle alghe possono essere trasformati in etanolo, diesel e carburante per aerei.Ma nessuno potrebbe trovare un modo economico per farlo e realizzare un profitto, dice Yuan.Ciò ha portato due delle più grandi società di biocarburanti algali, Solazyme e Sapphire, a chiudere, e una terza, Algenol, a passare ai prodotti nutrizionali e cosmetici.All'inizio di febbraio, il DOE ha annunciato un finanziamento di 19 milioni di dollari per progetti che possono aumentare la capacità dei sistemi algali di catturare l'anidride carbonica, sia per ridurre le emissioni di carbonio sia per produrre alghe per biocarburanti e altri prodotti."La resa teorica delle alghe è enorme, molto migliore delle piante terrestri, ma ci sono alcune limitazioni importanti", afferma Yuan, vale a dire la coltivazione e la raccolta delle alghe.Sia nei reattori chiusi che nei sistemi a stagno aperto, quando le alghe crescono e la loro concentrazione aumenta sulla superficie, impedisce alla luce di raggiungere le cellule sottostanti, rallentando la crescita.Inoltre, la raccolta è inefficiente e costosa.I metodi tradizionali per separare le alghe dall'acqua, come la centrifugazione, la filtrazione e la flocculazione chimica, possono costituire fino alla metà del consumo totale di energia e un terzo dei costi totali di produzione delle alghe.Il sistema semiautonomo di coltivazione delle alghe basato sull'intelligenza artificiale che Yuan e i suoi colleghi riportano su Nature Communications risolve questi problemi.I ricercatori hanno sviluppato due modelli di apprendimento automatico.Uno prevede come, in base all'intensità della luce che cade sulle alghe nell'acqua e alla densità delle cellule algali, la luce venga diffusa e distribuita attraverso la massa cellulare.A differenza dei modelli precedenti, questo prevede la distribuzione della luce in 3D.Il secondo modello prevede come questa disponibilità di luce influisca sul tasso di crescita.Combinando i due modelli, dice Yuan, possono calcolare la più alta concentrazione di alghe che non produce troppa ombra, consentendo alle alghe di crescere alla massima velocità in condizioni di luce mutevole."Una volta che l'intelligenza artificiale ce lo dice, controlliamo la crescita delle alghe a questa concentrazione", dice.Non appena viene raggiunta tale concentrazione, i ricercatori rimuovono manualmente una parte delle alghe e aggiungono un mezzo di crescita.In futuro, hanno in programma di rendere il sistema completamente autonomo rendendo la rimozione robotica anziché manuale.I ricercatori hanno anche trovato un modo per rendere la raccolta più veloce ed economica.Hanno ingegnerizzato le alghe per produrre una sostanza chimica chiamata limonene che rende la superficie delle cellule idrorepellente.Di conseguenza, le cellule cercano di allontanarsi dall'acqua e si raggruppano, fino a diventare abbastanza pesanti da depositarsi sul fondo del recipiente e renderle più facili da rimuovere.I modelli AI possono essere adattati a configurazioni di dimensioni e condizioni di illuminazione diverse e ottimizzati per fattori come nutrizione e temperatura.Il team TAMU ha adattato il sistema per uno stagno all'aperto da 30 litri che hanno testato nel settembre 2021. Yuan afferma che con una nuova sovvenzione di 2 milioni di dollari dall'Ufficio DOE per l'energia fossile e la gestione del carbonio, hanno in programma di testare la tecnologia per catturare l'anidride carbonica dai fumi emessi nelle centrali elettriche di proprietà della Southern Co.La società di soluzioni AI Hypergiant ha sviluppato un piccolo bioreattore che utilizza anche l'intelligenza artificiale per ottimizzare la crescita delle alghe.Il loro reattore modulare è costruito per essere collegato alla costruzione di sistemi HVAC.Yuan afferma che mentre il suo nuovo sistema potrebbe essere progettato come un piccolo reattore, per ora "stiamo cercando di aumentare la tecnologia per la cattura diretta dell'aria".Progettano di utilizzare le alghe coltivate con la CO2 catturata per i combustibili ma anche per altri usi più sostenibili ed economici.Questo articolo appare nel numero di stampa di giugno 2022 come "AI Speeds Algae Biofuel Growth".Prachi Patel è un giornalista freelance con sede a Pittsburgh.Scrive di energia, biotecnologia, scienza dei materiali, nanotecnologia e informatica.Tutti i veicoli leggeri stanno già diventando elettrici e tutti i veicoli pesanti/grandi terrestri/marittimi/aerei (diesel).(come camion e treni e costruzione/estrazione mineraria/agricoltura/veicoli militari e navi e aerei)abbiamo solo bisogno che iniziamo a produrre biodiesel su larga scala da tutti i possibili rifiuti industriali/agricoli/forestali/biomasse e persino rifiuti e liquami!