Drobnoustroje jako źródło energii
Aby zoptymalizować wytwarzanie bioenergii i utylizację odpadów, zespół finansowany przez UE wykorzystał bakterie do produkcji biomasy i biogazu oraz do odzyskiwania składników odżywczych.Ekosystemy drobnoustrojów mają wiele ważnych zastosowań dla człowieka, jak na przykład rozkład substancji zanieczyszczających wodę, powietrze czy glebę. Mogą one również przekształcać odpady w cenne zasoby odnawialne, w tym bioenergię, biomateriały i wysokowartościowe produkty.
Oznacza to, że kilka ekosystemów drobnoustrojów można połączyć w zintegrowane procesy biologiczne lub biorafinerie. Mogłyby one wytwarzać różne rodzaje bioenergii lub biomateriałów i jednocześnie usuwać rozmaite źródła zanieczyszczeń. Niemniej jednak, z uwagi na występowanie dużej ilości zmiennych, istnieje wysoki poziom niepewności. Z tego powodu projekt i obsługa tych procesów wymaga systemowych ramy.
Projekt DOP-ECOS (Optimal design and operation of microbial ecosystems for bioenergy production and waste treatment) skupił się na procesach biologicznych, które łączą fotobioreaktor z biogazownią. Pierwszy z nich wykorzystywał mikroglony do wychwytywania światła słonecznego i przekształcania go w biomasę, natomiast drugi przekształcał biomasę w biogaz i odzyskiwał składniki odżywcze.
Partnerzy projektu opracowali nowe algorytmy służące do skutecznej i niezawodnej oceny szacunkowej, optymalizacji i kontroli procesów biotechnologicznych oraz do zmniejszenia poziomu niepewności. Szczególny nacisk położono na estymację przedziałową, technikę określania wartości wszystkich możliwych parametrów modelu oraz na nowy schemat algorytmiczny, zwany branch-and-lift.
Te zaawansowane metody i narzędzia oparte na optymalizacji wykorzystano do stworzenia najnowocześniejszych modeli do zoptymalizowania pracy fotobioreaktora i biogazowni. Badacze opracowali modele wzrostu mikroglonów i włączyli je do modeli wielofizycznych służących do prognozowania wielkości masowej produkcji w zbiorniku hodowlanym i modeli obliczeniowej dynamiki płynów opisujących warunki przepływu.
Modele posłużyły do identyfikacji głównych przeszkód i możliwości udoskonalenia wielkoskalowych systemów kultur pod względem sprawdzania hipotezy dotyczącej wykorzystania genetycznie modyfikowanych gatunków mikroglonów. Można je również wykorzystać do określenia najlepszej lokalizacji dla farmy mikroglonów na podstawie systemu informacji geograficznej (GIS).
DOP-ECOS był pierwszym projektem tego rodzaju, w którym zastosowano systematyczną, opartą na modelu metodologię do strategii projektowania i obsługi zintegrowanych systemów drobnoustrojowych. Wyniki te otworzyły nowe możliwości stosowania technologii optymalizacji do odpowiednich wyzwań przemysłowych, takich jak biotechnologia.
Źródło: www.cordis.europa.eu
Oznacza to, że kilka ekosystemów drobnoustrojów można połączyć w zintegrowane procesy biologiczne lub biorafinerie. Mogłyby one wytwarzać różne rodzaje bioenergii lub biomateriałów i jednocześnie usuwać rozmaite źródła zanieczyszczeń. Niemniej jednak, z uwagi na występowanie dużej ilości zmiennych, istnieje wysoki poziom niepewności. Z tego powodu projekt i obsługa tych procesów wymaga systemowych ramy.
Projekt DOP-ECOS (Optimal design and operation of microbial ecosystems for bioenergy production and waste treatment) skupił się na procesach biologicznych, które łączą fotobioreaktor z biogazownią. Pierwszy z nich wykorzystywał mikroglony do wychwytywania światła słonecznego i przekształcania go w biomasę, natomiast drugi przekształcał biomasę w biogaz i odzyskiwał składniki odżywcze.
Partnerzy projektu opracowali nowe algorytmy służące do skutecznej i niezawodnej oceny szacunkowej, optymalizacji i kontroli procesów biotechnologicznych oraz do zmniejszenia poziomu niepewności. Szczególny nacisk położono na estymację przedziałową, technikę określania wartości wszystkich możliwych parametrów modelu oraz na nowy schemat algorytmiczny, zwany branch-and-lift.
Te zaawansowane metody i narzędzia oparte na optymalizacji wykorzystano do stworzenia najnowocześniejszych modeli do zoptymalizowania pracy fotobioreaktora i biogazowni. Badacze opracowali modele wzrostu mikroglonów i włączyli je do modeli wielofizycznych służących do prognozowania wielkości masowej produkcji w zbiorniku hodowlanym i modeli obliczeniowej dynamiki płynów opisujących warunki przepływu.
Modele posłużyły do identyfikacji głównych przeszkód i możliwości udoskonalenia wielkoskalowych systemów kultur pod względem sprawdzania hipotezy dotyczącej wykorzystania genetycznie modyfikowanych gatunków mikroglonów. Można je również wykorzystać do określenia najlepszej lokalizacji dla farmy mikroglonów na podstawie systemu informacji geograficznej (GIS).
DOP-ECOS był pierwszym projektem tego rodzaju, w którym zastosowano systematyczną, opartą na modelu metodologię do strategii projektowania i obsługi zintegrowanych systemów drobnoustrojowych. Wyniki te otworzyły nowe możliwości stosowania technologii optymalizacji do odpowiednich wyzwań przemysłowych, takich jak biotechnologia.
Źródło: www.cordis.europa.eu
03-03-2023
Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu
Nie zawsze zegar atomowy działa lepiej niż kwarcowy.
03-03-2023
Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid
Przez długi czas może mieć takie objawy jak zmęczenie.
03-03-2023
Uniwersytet Warszawski będzie kształcić kadry dla energetyki jądrowej
Przekazał Wydział Fizyki UW.
Recenzje