Non-invasive monitoring of microalgae cultivations using hyperspectral imager
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Pääkkönen, Salli; Pölönen, Ilkka; Raita-Hakola, Anna-Maria; Carneiro, Mariana; Cardoso, Helena; Mauricio, Dinis; Rodrigues, Alexandre Miguel Cavaco; Salmi, Pauliina
Abstrakti:
High expectations are placed on microalgae as a sustainable source of valuable biomolecules. Robust methods to control microalgae cultivation processes are needed to enhance their efficiency and, thereafter, increase the profitability of microalgae-based products. To meet this need, a non-invasive monitoring method based on a hyperspectral imager was developed for laboratory scale and afterwards tested on industrial scale cultivations. In the laboratory experiments, reference data for microalgal biomass concentration was gathered to construct 1) a vegetation index-based linear regression model and 2) a one-dimensional convolutional neural network model to resolve microalgae biomass concentration from the spectral images. The two modelling approaches were compared. The mean absolute percentage error (MAPE) for the index-based model was 15–24%, with the standard deviation (SD) of 13-18 for the diferent species. MAPE for the convolutional neural network was 11–26% (SD = 10–22). Both models predicted the biomass well. The convolutional neural network could also classify the monocultures of green algae by species (accuracy of 97–99%). The index-based model was fast to construct and easy to interpret. The index-based monitoring was also tested in an industrial setup demonstrating a promising ability to retrieve microalgae-biomass-based signals in different cultivation systems.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Kustantaja
Volyymi
36
Numero
4
Sivut
1653-1665
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Ympäristötekniikka; Kasvibiologia, mikrobiologia, virologia
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Alankomaat
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Kyllä
DOI
10.1007/s10811-024-03256-4
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä