3月7日消息，Texas A&M AgriLife Research 的科学家们正在使用人工智能创造新的世界纪录，让藻类作为可靠、经济的生物燃料来源，可用作喷气式飞机和其他运输需求的替代燃料来源。

Joshua Yuan 博士、AgriLife 研究科学家、教授兼德克萨斯农工大学农业与生命科学学院植物病理学和微生物学系合成生物学和可再生产品系主任，正在领导该研究项目。

该团队的研究结果于 1 月发表在Nature Communications上。正在进行的研究由美国能源部化石能源办公室资助。这项工作还得到了 John '90 博士和 Sally '92 Hood 的礼物资助，他们最近与Yuan会面讨论他的生物燃料研究计划。该礼物由德克萨斯 A&M 基金会管理。

项目组成员包括植物病理学与微生物学系研究生龙斌；Bart Fischer，博士，德克萨斯 A&M 农业和食品政策中心和德克萨斯 A&M 农业经济系联合主任；Henry Bryant，博士，农业经济系；美国能源部国家可再生能源实验室的科学家曾以宁博士。

解决藻类作为生物燃料的限制

“藻类生物燃料的商业化受到了相对较低的产量和较高的收获成本的阻碍，”Yuan说：“有限的光线穿透和不良的栽培动态都导致了低产。”

克服这些挑战可以使可行的藻类生物燃料减少碳排放，缓解气候变化，减轻对石油的依赖并改变生物经济。

Yuan先生此前曾成功找到将玉米茬、草和牧豆树转化为可生物降解的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光的穿透、生长和最佳密度。预测模型允许使用水培法连续收获合成藻类，以保持在最佳密度下的快速生长，从而实现最佳光照可用性。

袁和团队在户外实验中成功实现的方法是每天每平方米43.3克的生物质生产力，这将是新的世界纪录。最新的 DOE 范围是每天每平方米 25 克。

藻类可以用作许多行业的替代能源，包括生物燃料和航空燃料，藻类是该行业的良好替代燃料来源。它是生物乙醇精炼厂的替代原料，无需预处理。它比煤炭或天然气成本更低。它还提供了一种更有效的碳捕获和利用方式。

藻类也可以用作动物饲料的来源。AgriLife Research 之前曾研究过藻类作为牲畜蛋白质的来源。

Texas A&M AgriLife Research 的科学家们正在使用人工智能来生产藻类，作为生物燃料的可靠经济来源。此图描述了机器学习信息半连续藻类培养 (SAC) 和基于聚集的沉降 (ABS) 用于生物燃料生产的集成。图片来源：德州农工农业生命研究

藻类作为可再生能源

藻类生物燃料被认为是可再生能源的最终解决方案之一，但由于相互遮荫和高收获成本造成的生长限制，阻碍了其商业化。

“我们通过推进机器学习来克服这些挑战，为半连续藻类培养 (SAC) 的设计提供信息，以维持最佳细胞生长并最大限度地减少相互阴影，”他说。

袁说他正在使用一种基于聚合的沉降策略，旨在实现低成本的生物质收获和经济的 SAC。

基于聚集的沉降是通过设计一种快速生长的蓝绿藻菌株 Synechococcus elongatus UTEX2973 来产生柠檬烯，从而增加蓝藻细胞表面的疏水性并实现有效的细胞聚集和沉降。

使藻类成为经济能源

根据期刊文章，通过室外池塘系统扩大 SAC 可实现每平方米每天 43.3 克的生物质产量，使最低生物质销售价格降至每吨约 281 美元。相比之下，乙醇中生物质的标准低成本原料是玉米，目前约为每蒲式耳 6 美元或每吨 260 美元。然而，袁的工艺不需要在发酵前进行昂贵的预处理。玉米必须磨碎，醪液必须在发酵前煮熟。

“藻类作为可再生燃料来源在十年前是一个热门话题，”Fischer 说：“因此，有很多人持怀疑态度。我什至持怀疑态度。然而，约书亚所做的工作具有令人难以置信的创新性。我们很高兴能与这个项目合作。在他们获得的生产力水平上——并且考虑到低成本菌株允许的收获——它显示出很大的希望。”

袁说，尽管潜力巨大且付出了广泛的努力，但由于阳光穿透有限、栽培动力差、产量相对较低以及缺乏具有成本效益的工业收获方法，藻类生物燃料的商业化受到了阻碍。

“这项技术被证明是负担得起的，并有助于推动藻类成为一种真正的替代能源形式，”他说。