Los cient\u00edficos de Texas A&M AgriLife Research est\u00e1n utilizando inteligencia artificial para establecer un nuevo r\u00e9cord mundial en la producci\u00f3n de algas como fuente confiable y econ\u00f3mica de biocombustible que se puede usar como fuente de combustible alternativa para aviones a reacci\u00f3n y otras necesidades de transporte. Joshua Yuan, Ph.D., cient\u00edfico de AgriLife Research, profesor y presidente de Biolog\u00eda Sint\u00e9tica y Productos Renovables en el Departamento de Microbiolog\u00eda y Patolog\u00eda de Plantas de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M, lidera el proyecto de investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Los hallazgos del equipo se publicaron en enero en Nature Communications. La investigaci\u00f3n en curso est\u00e1 financiada por la Oficina de Energ\u00eda F\u00f3sil del Departamento de Energ\u00eda de EE. UU (DOE). El trabajo tambi\u00e9n est\u00e1 siendo financiado por una donaci\u00f3n del Dr. John ’90 y Sally ’92 Hood, quienes recientemente se reunieron con Yuan para hablar sobre su programa de investigaci\u00f3n de biocombustibles. La donaci\u00f3n es administrada por la Fundaci\u00f3n Texas A&M.<\/p>\n\n\n\n
El equipo del proyecto incluye a Bin Long, un estudiante graduado del Departamento de Patolog\u00eda y Microbiolog\u00eda Vegetal; Bart Fischer, Ph.D., codirector del Centro de Pol\u00edticas Agr\u00edcolas y Alimentarias de Texas A&M y del Departamento de Econom\u00eda Agr\u00edcola de Texas A&M; Henry Bryant, Ph.D., Departamento de Econom\u00eda Agr\u00edcola; y Yining Zeng, Ph.D., cient\u00edfico del personal del Laboratorio Nacional de Energ\u00eda Renovable del Departamento de Energ\u00eda de EE. UU.<\/p>\n\n\n\n
Resolviendo las limitaciones de las algas como biocombustible Superar estos desaf\u00edos podr\u00eda permitir que los biocombustibles de algas viables reduzcan las emisiones de carbono, mitiguen el cambio clim\u00e1tico, alivien la dependencia del petr\u00f3leo y transformen la bioeconom\u00eda, dijo Yuan. Yuan ha tenido \u00e9xito anteriormente en la b\u00fasqueda de m\u00e9todos para convertir rastrojos de ma\u00edz, pastos y mezquite en biopl\u00e1sticos y materiales biodegradables y livianos. Su \u00faltimo proyecto utiliza un modelo de aprendizaje avanzado de inteligencia artificial patentado para predecir la penetraci\u00f3n de la luz, el crecimiento y la densidad \u00f3ptima de las algas. El modelo de predicci\u00f3n permite la cosecha continua de algas sint\u00e9ticas usando hidropon\u00eda para mantener el crecimiento r\u00e1pido a la densidad \u00f3ptima para permitir la mejor disponibilidad de luz. El m\u00e9todo que Yuan y su equipo lograron con \u00e9xito en un experimento al aire libre es de 43,3 gramos por metro cuadrado por d\u00eda de productividad de biomasa, lo que ser\u00eda un r\u00e9cord mundial. El rango objetivo m\u00e1s reciente del DOE es de 25 gramos por metro cuadrado por d\u00eda.<\/p>\n\n\n\n “Las algas se pueden utilizar como fuente de energ\u00eda alternativa para muchas industrias, incluido el biocombustible y el combustible para aviones”, dijo Yuan. “Las algas son una buena fuente de combustible alternativo para esta industria. Es una materia prima alternativa para la refiner\u00eda de bioetanol sin necesidad de pretratamiento. Es m\u00e1s econ\u00f3mica que el carb\u00f3n o el gas natural. Tambi\u00e9n proporciona una forma m\u00e1s eficiente de captura y utilizaci\u00f3n del carbono”.<\/p>\n\n\n\n Yuan dijo que las algas tambi\u00e9n se pueden usar como fuente de alimento para animales. AgriLife Research ha investigado previamente las algas como fuente de prote\u00edna para el ganado.<\/p>\n\n\n\n Las algas como energ\u00eda renovable<\/strong><\/p>\n\n\n\n El biocombustible de algas se considera una de las soluciones definitivas para la energ\u00eda renovable, pero su comercializaci\u00f3n se ve obstaculizada por las limitaciones de crecimiento causadas por la sombra mutua y los altos costos de cosecha.<\/p>\n\n\n\n “Superamos estos desaf\u00edos mediante el avance del aprendizaje autom\u00e1tico para informar el dise\u00f1o de un cultivo de algas semicontinuo (SAC) para mantener un crecimiento celular \u00f3ptimo y minimizar el sombreado mutuo”, dijo.<\/p>\n\n\n\n Yuan dijo que est\u00e1 utilizando una estrategia de sedimentaci\u00f3n basada en agregaci\u00f3n dise\u00f1ada para lograr una recolecci\u00f3n de biomasa de bajo costo y un SAC econ\u00f3mico.<\/p>\n\n\n\n “La sedimentaci\u00f3n basada en la agregaci\u00f3n se logra mediante la ingenier\u00eda de una cepa de algas verdeazuladas de r\u00e1pido crecimiento, Synechococcus elongatus<\/em> UTEX2973, para producir limoneno, que aumenta la hidrofobicidad de la superficie celular de las cianobacterias y permite una agregaci\u00f3n y sedimentaci\u00f3n celular eficientes”, dijo.<\/p>\n\n\n\n Hacer que las algas ahorren energ\u00eda<\/strong><\/p>\n\n\n\n La ampliaci\u00f3n del SAC con un sistema de estanques al aire libre logra un rendimiento de biomasa de 43,3 gramos por metro cuadrado por d\u00eda, lo que reduce el precio m\u00ednimo de venta de biomasa a aproximadamente $281 por tonelada, seg\u00fan el art\u00edculo de la revista. En comparaci\u00f3n, la materia prima est\u00e1ndar de bajo costo para la biomasa en etanol es el ma\u00edz, que actualmente cuesta aproximadamente $6 por bushel <\/a>o $260 por tonelada. Sin embargo, el proceso de Yuan no requiere un pretratamiento costoso antes de la fermentaci\u00f3n. El ma\u00edz debe ser molido y el pur\u00e9 debe cocinarse antes de la fermentaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n “Las algas como fuente de combustible renovable fueron un tema candente hace una d\u00e9cada”, dijo Fischer. “Como resultado, hay mucho escepticismo. Yo estaba incluso esc\u00e9ptico. Sin embargo, el trabajo que est\u00e1 haciendo Joshua es incre\u00edblemente innovador. Est\u00e1bamos emocionados de asociarnos en este proyecto. Por los niveles de productividad que obtienen, y dado el bajo costo cosecha que la variedad permite, es muy prometedora”.<\/p>\n\n\n\n Yuan dijo que a pesar del potencial significativo y los esfuerzos extensos, la comercializaci\u00f3n del biocombustible de algas se ha visto obstaculizada por la penetraci\u00f3n limitada de la luz solar, la mala din\u00e1mica de cultivo, el rendimiento relativamente bajo y la ausencia de m\u00e9todos de cosecha industrial rentables.<\/p>\n\n\n\n “Se ha demostrado que esta tecnolog\u00eda es asequible y ayuda a impulsar las algas como una verdadera forma alternativa de energ\u00eda”, dijo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>“La comercializaci\u00f3n de biocombustibles de algas se ha visto obstaculizada por el rendimiento relativamente bajo y el alto costo de cosecha”, dijo Yuan. “La limitada penetraci\u00f3n de la luz y la mala din\u00e1mica de cultivo contribuyeron al bajo rendimiento”.<\/p>\n\n\n\n