undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Raita-Hakola Anna-Maria Orcid -palvelun logo

Pölönen Ilkka Orcid -palvelun logo

Salmi Pauliina Orcid -palvelun logo

Pääkkönen Salli Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

36

Numero

4

Sivut

1653-1665

Julkaisu­foorumi

59615

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