Análise de Sustentabilidade e Otimização de Fotobiorreatores Iluminados Artificialmente

• Processo: 23/16549-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 04 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 03 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Antonio Carlos Luperni Horta
• Beneficiário: Antonio Carlos Luperni Horta
• Pesquisador Anfitrião: Fernando Vines Faria de Lima
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: West Virginia University (WVU), Estados Unidos
• Assunto(s): Controle Microalgas Otimização Sustentabilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle | microalgas | otimização | Sustentabilidade | Otimização e Controle

Resumo

Este projeto foca na otimização de estratégias de controle avançadas para o cultivo de microalgas, dando especial ênfase à sustentabilidade. Com um alvo principal nos fotobiorreactores, o controle preciso da irradiância fotossinteticamente ativa é crucial. As variações nesta irradiância, tanto qualitativa como quantitativamente, podem afetar significativamente as vias de biossíntese, influenciando indicadores críticos como a eficiência, a produtividade e a sustentabilidade. Isto realça a intrincada interação entre os fatores ambientais e os resultados dos processos biotecnológicos, destacando a importância da precisão na gestão destes parâmetros na obtenção de resultados otimizados. Neste contexto, o projeto visa estabelecer uma estrutura computacional para analisar a viabilidade e sustentabilidade dos fotobiorreatores, fornecendo orientações para a viabilidade e implementação destes sistemas biotecnológicos. O estudo de caso para esta pesquisa é a produção da microalga Scenedesmus, conhecida por sua alta produtividade de biomassa e abundância de bioprodutos específicos como proteínas, carotenóides e carboidratos. A execução deste projeto desenvolve-se através de uma sequência sistemática de passos principais. A primeira etapa consiste em desenvolver um modelo matemático híbrido, combinando equações fundamentais com modelos baseados em aprendizagem de máquina. A fase subsequente envolve a formulação de novas funções objetivo alinhadas com critérios de viabilidade e sustentabilidade, incorporando a estrutura GREENSCOPE da EPA dos EUA. Estas funções são meticulosamente elaboradas para encapsular os principais aspectos do processo, com o objetivo de derivar perfis dinâmicos que orientem estratégias de controle ótimo como objetivo final.