Los científicos de Texas A&M AgriLife Research están utilizando inteligencia artificial para establecer un nuevo récord mundial en la producción de algas como fuente confiable y económica de biocombustible, que se puede usar como fuente de combustible alternativa para aviones a reacción y otras necesidades de transporte.
El proyecto de investigación está liderado por el Dr. Joshua Yuan, profesor y presidente de Biología Sintética y Productos Renovables en el Departamento de Microbiología y Patología Vegetal de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de la Universidad de Texas A&M. Los descubrimientos de este proyecto fueron publicados en Nature Communications el pasado mes de enero y su objetivo es superar las limitaciones de las algas como biocombustible.
La comercialización del biocombustible de algas se ha visto obstruida por el rendimiento relativamente bajo y el alto coste de la cosecha, a lo que se suman la limitada penetración de la luz y la escasa dinámica de cultivo, tal y como expone Yuan en un comunicado. Resolver estos problemas permitiría que los biocombustibles de algas sean viables para reducir las emisiones de carbono, atenuar el cambio climático, aplacar la dependencia del petróleo y transformar la bioeconomía. Esta ilustración muestra la integración del cultivo de algas semicontinuo (SAC) basado en aprendizaje automático y la sedimentación basada en agregación (ABS) para la producción de biocombustibles. (Imagen: Texas A&M AgriLife Research).
Yuan ha tenido éxito anteriormente en la búsqueda de métodos para convertir rastrojos de maíz, pastos y mezquite en bioplásticos y materiales biodegradables y ligeros; y considera que las algas también pueden utilizarse como fuente de alimentación animal, como proteínas para el ganado.
El papel de la Inteligencia Artificial
En el proyecto se utiliza un modelo de aprendizaje avanzado de IA patentado que es capaz de predecir la penetración de la luz, el crecimiento y la densidad óptima de las algas. El modelo de predicción permite la cosecha continua de algas sintéticas usando el cultivo hidropónico (aquel que prescinde totalmente de la tierra para cultivar los alimentos) para mantener el crecimiento rápido a la densidad óptima para lograr la mejor disponibilidad de luz, obteniendo un crecimiento celular óptimo y minimizar el sombreado mutuo.
Este exitoso experimento de cultivo de algas semicontinuo (SAC) ampliado con un sistema de estanques realizado al aire libre logró 43,3 gramos por metro cuadrado por día de productividad de biomasa, lo que supondría un nuevo récord mundial, ya que el rango objetivo más actual es de 25 gramos por metro cuadrado por día, según el Departamento de Energía de EE.UU. Además, reduce a aproximadamente 281 dólares por tonelada el precio mínimo de venta de biomasa.
Algas, futuro de la energía renovable
El biocombustible de algas se considera una de las soluciones definitivas para la energía renovable, pero hay algunos inconvenientes aún para su comercialización como las limitaciones de crecimiento causadas por el sombreado mutuo y los altos costes de la cosecha.
Yuan señala que está usando una estrategia de sedimentación que se basa en la agregación, diseñada para lograr una cosecha de biomasa de bajo coste y un SAC económico.
“La sedimentación basada en la agregación se consigue mediante la ingeniería de una cepa de algas verde-azules de rápido crecimiento, Synechococcus elongatus UTEX2973, para producir limoneno, que aumenta la hidrofobicidad de la superficie celular de las cianobacterias y permite la agregación y sedimentación eficientes de las células.”