德克萨斯农工大学农业生命研究中心的科学家们正在利用人工智能创造一项新的世界纪录，将藻类作为一种可靠、经济的生物燃料来源，可作为喷气式飞机和其他运输需求的替代燃料来源。
约书亚·袁博士，AgriLife研究科学家，德克萨斯农工大学农业与生命科学学院植物病理学与微生物学系教授和合成生物学与可再生产品系主任，领导该研究项目。项目团队包括植物病理与微生物学系研究生龙斌;Bart Fischer博士，德州农工大学农业与粮食政策中心和德州农工大学农业经济学系联席主任;农业经济系Henry Bryant博士;曾怡宁博士，美国能源部国家可再生能源实验室工作人员。
解决藻类作为生物燃料的局限性
“藻类生物燃料的商业化一直受到相对较低的产量和较高的收获成本的阻碍，”袁建平说。“有限的光照和不良的栽培动态都是造成产量低的原因。”
袁伟说，克服这些挑战可以使可行的藻类生物燃料减少碳排放，减缓气候变化，减轻对石油的依赖，并转变生物经济。
袁隆平此前曾成功地找到将玉米茬、牧草和牧豆树转化为生物可降解、轻质材料和生物塑料的方法。他的最新项目利用获得专利的人工智能高级学习模型来预测藻类的光穿透、生长和最佳密度。该预测模型允许使用水培法连续收获合成藻类，以保持最佳密度的快速生长，以获得最佳的光照。
德州农工大学农业生命研究中心的科学家们正在利用人工智能生产藻类，作为一种可靠的、经济的生物燃料来源。这幅图描述了用于生物燃料生产的机器学习信息半连续藻类培养(SAC)和基于聚集的沉降(ABS)的集成。(插图:Texas A&M AgriLife Research)
袁伟和他的团队在室外实验中成功实现了每天每平方米43.3克的生物质生产率，这将是一项世界纪录。美国能源部最新的目标范围是每天每平方米25克。
“藻类可以作为许多行业的替代能源，包括生物燃料和航空燃料，”袁说。“藻类是这个行业的一种很好的替代燃料来源。是一种无需预处理的生物乙醇精制替代原料。它的成本比煤或天然气低。它还提供了一种更有效的碳捕获和利用方式。”
袁说，藻类还可以作为动物饲料的来源。AgriLife Research此前曾调查过藻类作为牲畜蛋白质的来源。
藻类作为一种可再生能源
藻类生物燃料被认为是可再生能源的最终解决方案之一，但其商业化受到相互遮荫造成的生长限制和高昂的收获成本的阻碍。
他说:“我们通过推进机器学习来设计半连续藻类培养(SAC)，以保持最佳的细胞生长和最大限度地减少相互遮荫，从而克服了这些挑战。”
袁说，他正在使用一种基于聚集的沉降策略，旨在实现低成本的生物质收获和经济的SAC。
他说:“这种基于聚集的沉淀是通过改造一种快速生长的蓝绿藻菌株，Synechococcus elongatus UTEX2973来实现的，它可以产生柠檬烯，增加蓝藻细胞表面的疏水性，并使细胞高效聚集和沉淀。”
使藻类成为经济能源
根据该杂志的文章，用室外池塘系统扩大SAC的规模可以实现每天每平方米43.3克的生物量产量，将生物量的最低售价降低到每吨约281美元。相比之下，标准的低成本乙醇生物质原料是玉米，目前价格约为每蒲式耳6美元或每吨260美元。然而，袁隆平的方法并不需要在发酵前进行昂贵的预处理。在发酵前，玉米必须磨碎，醪液必须煮熟。
“藻类作为一种可再生燃料来源在十年前是一个热门话题，”费舍尔说。“因此，有很多质疑。我甚至怀疑。然而，约书亚正在做的工作是令人难以置信的创新。我们很高兴能在这个项目上合作。从他们获得的生产力水平来看——考虑到这种菌株所允许的低成本收获——它显示出很大的希望。”
袁说，尽管藻类生物燃料具有巨大的潜力和广泛的努力，但其商业化一直受到阳光渗透有限、培育动力差、相对较低的产量以及缺乏具有成本效益的工业收获方法的阻碍。
他说:“这项技术被证明是负担得起的，有助于推动藻类成为一种真正的替代能源形式。”
该团队的研究结果发表在1月份的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。正在进行的研究是由美国能源部化石能源办公室资助的。这项工作也得到了John '90和Sally '92 Hood博士的资助，他们最近会见了袁，讨论了他的生物燃料研究计划。这笔捐款由德州农工大学基金会管理。
参考:
龙斌，Bart Fischer，曾怡宁，Zoe Amerigian, Li Qiang, Henry Bryant, Man Li, Susie Y. Dai, Joshua S. Yuan机器学习和合成生物学半co 持续培育藻类，释放可再生燃料生产力。自然通讯,2022;13 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-27665-y推荐阅读：迪拜房产
