IA viabiliza exploração comercial de algas para produção de biocombustíveis

As algas mais conhecidas são aquelas que se parecem com vegetação nos oceanos, mas em sua maioria, elas são células individuais que habitam ambientes aquáticos e representam um enorme potencial como sequestradores de carbono da atmosfera e geradores de biomassa para produção de energia limpa, devido à alta eficiência com que realizam estes processos biológicos. Entretanto, este potencial é prejudicado pela sua dificuldade de cultivo e colheita; elas absorvem luz tão bem que é comum não restar energia suficiente para as demais células na sua “sombra”, e a recuperação das células do meio aquático onde crescem ainda é pouco eficiente.

Em busca de uma solução para os problemas do processo, cientistas do grupo de pesquisa AgriLife Research, associado à Universidade do Texas A&M, nos Estados Unidos, apresentaram um sistema de inteligência artificial para otimizar a produção de algas em um processo semi-contínuo, através da predição da incidência de luz no interior de uma cultura das células. Um segundo algoritmo utilizou a disponibilidade de luz para prever as taxas de crescimento das algas, resultando em um modelo completo capaz de estimar o rendimento do processo produtivo. Na etapa final, os pesquisadores ainda desenvolveram uma nova estratégia para sedimentar as células e assim recuperá-las de forma barata e eficiente.

O primeiro modelo foi avaliado através da métrica R2, atingindo um valor de 0,993, ou seja, a modelagem foi quase perfeita, superando os métodos matemáticos tradicionais, que partem de premissas simplificadoras dada a complexidade do processo. O segundo modelo permitiu determinar que concentrações elevadas de células começavam a apresentar o problema de “sombreamento” que causa perda de rendimento, determinando a importância de controlar este parâmetro na forma de um processo semi-contínuo. A precisão deste modelo também foi alta, tendo R2 de 0,992. Em conjunto, estes resultados atestam a aplicabilidade da inteligência artificial na determinação do processo mais eficiente para produzir algas.

Dado o sucesso do sistema em laboratório, o sistema ainda foi validado em um esquema de produção maior, representado por um tanque de 30 litros, onde a precisão continuou alta. Este experimento depois foi repetido em condições reais, com incidência de luz natural, atingindo um rendimento 1,7 vezes maior do que a referência atual. Nesta configuração, os pesquisadores estimaram o custo da tonelada de biomassa de algas em 281 dólares. Em comparação, o milho utilizado para produzir etanol nos Estados Unidos custa atualmente 260 dólares por toneladas, mas precisa passar por etapas caras de pré-processamento antes de passar pela fermentação.

Este trabalho dá um passo promissor na viabilização da aplicação comercial das algas em áreas de alto impacto ambiental, podendo ajudar a construir um futuro mais limpo.

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