Znaczenie sztucznej inteligencji we wspomaganiu procesu beztlenowej fermentacji odpadów kuchennych zawierających bioplastiki

• Autorzy: Arendt Ryszard , Kopczyński Andrzej , Hupka Jan , Grabowiec Aleksandra

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2024.6.6

Warianty tytułu

EN

Importance of artificial intelligence to support the process of anaerobic digestion of kitchen waste with bioplastics

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przebiegu procesu fermentacji anaerobowej nie można w pełni sformalizować. W tym odniesieniu pożądane jest wykorzystanie metod sztucznej inteligencji (AI) i uczenia maszynowego do monitoringu i sterowania procesami i operacjami jednostkowymi w celu uzyskania bardziej wydajnych metod prowadzenia procesu i ilości produktów końcowych. Akwizycja danych odbywa się przez automatyczny monitoring oraz poprzez badania analityczne. Wiedzę opisującą prowadzenie procesu fermentacji anaerobowej zestawiono w postaci reguł: IF (przesłanka) THEN (konkluzja). Zestawiony zbiór reguł tworzy bazę wiedzy systemu ekspertowego prowadzenia procesu wraz ze wskazówkami dla operatora. Reguły wiedzy są aktualizowane i rozwijane w trakcie prowadzenia procesu, zaś zastosowanie AI zapewnia zachowanie wiedzy operatorów przy zmianach personelu obsługi reaktorów. Przedstawiono budowę laboratoryjnego stanowiska fermentacji anaerobowej odpadów kuchennych i żywnościowych, stosowane urządzenia techniczne, strukturę systemu AI oraz wybrane reguły wiedzy.

EN

Artificial intelligence (AI) and machine learning were used to obtain more effective methods for conducting the digestion process and achieving final products. Data acquisition was carried out by an automatic monitoring and anal. research. The knowledge describing the anaerobic digestion process was summarized in the form of rules: IF (premise) THEN (conclusion). The compiled set of rules created a knowledge base of the expert system, which was used to run the anaerobic digestion process and provided instructions to the operator. Knowledge rules were updated and developed during the process. The construction of a mobile laboratory system for the anaerobic digestion of kitchen and food waste, the tech. devices, the structure of the AI system, and selected knowledge rules were presented.

Słowa kluczowe

PL

sztuczna inteligencja; system ekspercki; proces fermentacji metanowej; produkcja biogazu; biogazownia; zagospodarowanie odpadów kuchennych

EN

artificial intelligence; expert system; anaerobic digestion; biogas production; biogas plant; kitchen waste management

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 103, nr 6
• Strony: 711--719
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., fot.

Twórcy

autor

Arendt Ryszard

• Department of Control Engineering, Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9373-5457

autor

Kopczyński Andrzej

• Department of Control Engineering, Faculty of Electrical and Control Engineering, Gdansk University of Technology, 11/12 Narutowicza St, 80-233 Gdansk, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4161-2663

autor

Hupka Jan

• Department of Process Engineering and Chemical Technology, Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9713-6902

autor

Grabowiec Aleksandra

• Department of Process Engineering and Chemical Technology, Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6787-7841

Bibliografia

• [1] M. Khan, W. Chuenchart, K. C. Surendra, S. Kumar Khanal, Bioresour. Technol. 2023, 370, 128501, doi: 10.1016/J.BIORTECH.2022.128501.
• [2] I. Offie, F. Piadeh, K. Behzadian, L. C. Campos, R. Yaman, Waste Manag. 2023, 158, 66, doi: 10.1016/J.WASMAN.2022.12.034.
• [3] I. Andrade Cruz et al., Bioresour. Technol. 2022, 345, 126433, doi: 10.1016/J.BIORTECH.2021.126433.
• [4] A. Kopczynski, IEEE Access 2020, 8, 57024, doi: 10.1109/ ACCESS.2020.2982264.
• [5] R. Arendt, A. Kopczyński, P. Spychalski, [in:] Advances in intelligent systems and computing, 2018, 656, 310, doi: 10.1007/978-3-319-67229-8_28.
• [6] K. Boe, D. J. Batstone, J. P. Steyer, I. Angelidaki, Water Res. 2010, 44, No. 20, 5973, doi: 10.1016/J.WATRES.2010.07.043.
• [7] L. Björnsson, M. Murto, B. Mattiasson, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2000, 54, No. 6, 844, doi: 10.1007/S002530000471.
• [8] A. J. Guwy, F. R. Hawkes, S. J. Wilcox, D. L. Hawkes, Water Res. 1997, 31, No. 8, 2019, doi: 10.1016/S0043-1354(97)00016-X.
• [9] S. Marsili-Libelli, S. Beni, Ecol. Modell. 1996, 84, No. 1-3, 215, doi: 10.1016/0304-3800(94)00125-1.
• [10] S. J. Wilcox, D. L. Hawkes, F. R. Hawkes, A. J. Guwy, Water Res. 1995, 29, No. 6, 1465, doi: 10.1016/0043-1354(94)00314-W.
• [11] J. P. Steyer, P. Buffière, D. Rolland, R. Moletta, Water Res. 1999, 33, No. 9, 2059, doi: 10.1016/S0043-1354(98)00430-8.
• [12] J. Alvarez-Ramirez, M. Meraz, O. Monroy, A. Velasco, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2002, 77, No. 6, 725 doi: 10.1002/JCTB.609.
• [13] C. García-Diéguez, F. Molina, E. Roca, Process Biochem. 2011, 46, No. 4, 900, doi: 10.1016/J.PROCBIO.2010.12.015.
• [14] N. Hilgert, J. Harmand, J. P. Steyer, J. P. Vila, Control Eng. Pract. 2000, 8, No. 4, 367, doi: 10.1016/S0967-0661(99)00165-3.
• [15] T. Luo, M. Yang, J. Han, P. Sun, Bioresour. Technol. 2014, 167, 476, doi: 10.1016/J.BIORTECH.2014.05.117.
• [16] E. Petre, D. Selişteanu, D. Şendrescu, Chem. Eng. J. 2013, 217, 363, doi: 10.1016/J.CEJ.2012.11.129.
• [17] E. Murnleitner, T. M. Becker, A. Delgado, Water Res. 2002, 36, No. 1, 201, doi: 10.1016/S0043-1354(01)00186-5.
• [18] D. Djatkov, M. Effenberger, M. Martinov, Appl. Energy 2014, 134, 163, doi: 10.1016/j.apenergy.2014.08.021.
• [19] P. Holubar, L. Zani, M. Hager, W. Fröschl, Z. Radak, R. Braun, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2003, 78, No. 8, 847, doi: 10.1002/JCTB.854.
• [20] C. Waewsak, A. Nopharatana, P. Chaiprasert, J. Environ. Sci. 2010, 22, No. 12, 1883, doi: 10.1016/S1001-0742(09)60334-X.
• [21] M. Polit, M. Estaben, P. Labat, Eng. Appl. Artif. Intell. 2002, 15, No. 5, 385, doi: 10.1016/S0952-1976(02)00091-X.
• [22] B. K. Ahring, Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 2003, 81, 1, doi: 10.1007/3- 540-45839-5_1/COVER.
• [23] Y. Chen, J. J. Cheng, K. S. Creamer, Bioresour. Technol. 2008, 99, No. 10, 4044, doi: 10.1016/J.BIORTECH.2007.01.057.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).