Enquadramento
Neste projeto, serão desenvolvidas novas tecnologias TIC inteligentes, baseados em inteligência computacional, modelagem matemática e controlo avançado de processos, com foco no processo produtivo de microalgas. Estas tecnologias estão divididas em diversos componentes/módulos e serão integradas em um único sistema, denominado de IngestAlgae.
Estas tecnologias irão atuar na engenharia e nas etapas de produção do processo, onde os dados relevantes do processo (dados de chão-de fábrica e laboratório) serão utilizados como base para o desenvolvimento dos sistemas TIC inteligentes;
Entretanto, apesar destas tecnologias serem desenvolvidas com o foco no processo de microalgas, elas deverão ter um cunho genérico, permitindo a adaptabilidade e expansibilidade do sistema para outros processos produtivos.
Produção de microalgas
Neste âmbito, de forma a permitir uma maior compreensão e enquadramento dos sistemas a serem desenvolvidos neste projeto, fica a descição do processo produtivo de microalgas e o enquadramento do projeto IngestAlgae.
De forma geral, o processo de cultivo/produção de microalgas segue as seguintes etapas:
1- Produção de inóculo
2- Cultivo da bimassa
3- Desidratação
4- Armazenamento
Durante a primeira etapa, é efetuada a produção do inóculo, que posteriormente é transferido para os fotobiorreatores de cultivo. Os fotobiorreatores podem ser de diversos tipos, tais como horizontais, tubulares, placas planas, e fotobiorreatores de tanque agitado. As várias configurações, oferecem modos de funcionamento diferentes tendo vantagens e desvantagens, permitindo obter diferentes taxas de eficiência, qualidade de biomassa e apresentando distintos graus de complexidade.
Após o crescimento, a biomassa é recolhida dos fotobiorreatores e submetida à fase de desidratação, sendo que na maioria das vezes, este é um processo iterativo de extracção, onde há a redução de concentração das microalgas no volume do reactor.
Reduzindo a concentração das microalgas, levando a que as restantes voltem a multiplicar-se e rapidamente é alcançada de novo o valor da concentração anterior à extração, o que leva a repetir o processo e reduzir o custo da fase de inóculo.
Após a etapa de desidratação, a biomassa resultante é armazenada para posterior valorização. O processo pode incluir um tanque de armazenamento e recirculação de água, que é responsável por realimentar o processo com a água resultante da etapa de desidratação.
Neste sentido, e de forma a otimizar a gestão e o processo produtivo, este projeto visa a aplicação de um conjunto de tecnologias TIC baseados em inteligência computacional ao processo de microalgas. Este conjunto de tecnologias, deverão operar em tempo real, habilitando a monitorização efetiva dos consumos energéticos (arcomprimido, água e eletricidade), deverá auxiliar os operadores do processo, identificando e antevendo possíveis falhas, estrangulamentos no processo, como também otimizando o processo de produção, através da aplicação de técnicas de controlo e modelação dos fotobiorreatores. Essas tecnologias deverão ser desenvolvidas tendo como base os dados das variáveis reais do processo. De forma a garantir o uso dos dados do processo, em vista da otimização e gestão do mesmo, neste projeto, existe uma atividade dedicada a integração de todos os dados do processo (desde a fase do inóculo até a fase de desidratação), que inclui os dados laboratoriais.
