Paano Maaaring Baguhin ng AI ang Pagkuha ng Mahahalagang Sangkap ng Halaman

Ang pinakamaagang gamot na kilala ng tao ay mga halaman na may mga aktibong sangkap na tumutulong magpawala ng sakit, magpababa ng lagnat, lumaban sa mga sakit, atbp. Hanggang ngayon, ang pharmacobotany ay isang napakahalagang larangan ng modernong medisina, at regular na natutuklasan ang mga bihirang molekula sa karaniwan at hindi gaanong karaniwang mga halaman upang makabuo ng mga bagong therapy.

Isang suliranin ay ang mga sangkap na ito ay maaaring medikal na makapangyarihan ngunit nasa napakaliit na dami sa isang halaman, o mahirap itanim ang halaman. Sa parehong kaso, nangangahulugan ito na ang nagresultang gamot ay maaaring napakamahal, lalo na kung walang praktikal na paraan upang kemikal na likhain ang nais na sangkap.

Kaya, anumang pagpapabuti na nag-ooptimize ng pagkuha ng mga aktibong molekula mula sa mga halaman ay maaaring magdulot ng malawak na ekonomikong at medikal na epekto.

Gumamit ang isang pangkat ng mga Iranian na mananaliksik mula sa Islamic Azad University, Tarbiat Modares University, at Isfahan University of Technology ng AI upang i-optimize ang pagkuha ng mahahalagang sangkap gamit ang supercritical CO2. Inilathala nila ang kanilang mga natuklasan sa CO2 Utilization¹, sa pamagat na “Napapanatiling pag-intensify ng proseso batay sa CO₂ para sa pagkuha ng essential oil ng Nepeta crispa gamit ang ultrasound-assisted supercritical CO₂: Optimasyon at pagmomodelong machine learning”.

Pagkuha ng Pharmacopeia ng Halaman

Ang malawak na hanay ng mga halamang gamot at aromatikong halaman, dahil sa kanilang mahahalagang katangian at benepisyo na karamihan ay nagmumula sa kanilang mga essential oil, ay may malawak na aplikasyon sa industriya ng parmasya, pagkain, kosmetiko, pintura, at kemikal. Ang mga essential oil ay mga volatile na sangkap na binubuo ng kumplikadong halo ng kemikal na naglalaman ng iba’t ibang uri ng molekula.

• Posibleng kontaminasyon ng mga nakuha na produkto dulot ng paggamit ng mga organic solvent.
• Kailangan ng pag-alis ng solvent pagkatapos.
• Toksikidad at nasusunog na katangian ng solvent.
• Mataas na gastos sa operasyon at malaking konsumo ng enerhiya upang makamit ang katanggap-tanggap na ani

Sa mga nakaraang taon, ang ultrasound-assisted extraction (UAE) ay nakakuha ng malaking pansin dahil sa kahanga-hangang resulta (ani, paggamit ng solvent, bilis) sa pamamagitan ng acoustic cavitation, na sumisira sa mga pader ng selula ng halaman at nagpapadali sa paglabas ng mga bioactive na sangkap at essential oil.

Samantala, ang mga supercritical fluid (SCF), lalo na ang supercritical carbon dioxide (SC-CO₂), ay patuloy na kinikilala bilang epektibong alternatibo sa tradisyonal na mga medium ng pagkuha.

Ang supercritical fluid ay isang kemikal na pinipiga lampas sa punto kung saan naglalaho ang hiwalay na likido at gas na yugto. Kaya teknikal itong gas, ngunit karamihan ay kumikilos bilang likido.

Kabilang sa mga benepisyo ng CO₂ ang hindi pagiging eksplosibo, hindi nakakalason, mababang gastos, hindi nasusunog, at hindi nakakasira. Pinananatili rin nito ang natural na integridad ng mga bioactive na sangkap at maaaring magbigay ng mataas na selektibidad sa pagkuha sa pamamagitan ng tumpak na kontrol ng presyon at temperatura.

Pag-optimize ng Pagkuha Batay sa Supercritical CO2

Ang aktwal na kahusayan ng pagkuha gamit ang supercritical CO2 ay nakadepende sa maraming salik, kabilang ang presyon, oras ng pagkuha, dami ng cosolvent, temperatura, laki ng particle, at daloy ng CO₂. Dahil dito, ang paghahanap ng perpektong konfigurasyon para sa isang partikular na sangkap sa isang tiyak na halaman ay maaaring maging mahirap at sa ngayon ay halos isang sining na rin tulad ng agham.

Makakatulong ang mga estadistikal at matematikal na modelo, ngunit kumplikado silang idisenyo sa praktika.

Upang i-optimize ang ganitong pamamaraan, gumamit ang mga mananaliksik ng algorithm sa machine learning na tinatawag na ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) at ang Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm.

Pagpapahusay ng Pagkuha gamit ang CO2 at AI

Pagpili ng Halaman at Pagsubok

Ang Nepeta crispa ang napiling halaman para sa pagsubok ng mga mananaliksik. Ang iba’t ibang species ng Nepeta ay may malawak na saklaw ng mga biological na aktibidad, tulad ng antibacterial, antiviral, at antifungal na epekto. Sa tradisyonal na medisina, ang N. crispa ay ginagamit bilang antitussive, antispasmodic, diuretic, diaphoretic, anti-asthmatic, emmenagogue, at sedative na remedyo.

Pinagmulan: WorldPlant

Inihambing ng mga mananaliksik ang pagkuha ng mga aktibong sangkap mula sa halamang ito sa 3 magkaibang pamamaraan:

• SC-CO₂ sa optimal na kondisyon
• Hydrodistillation
• Ultrasonic-assisted extraction

19 na kemikal na sangkap ang natukoy, na bumubuo ng 97-99% ng kabuuang essential oil na nakuha, kung saan ang supercritical CO2 ang pinaka-produktibong pamamaraan, na may halos perpektong ani. Ang pangkalahatang komposisyon at kwalitatibong profile ng mga essential oil ay magkatulad sa lahat ng teknik.

Pinagmulan: CO2 Utilization

Pagbuo at Pagsubok ng Modelong AI

Iba’t ibang konfigurasyon na kinabibilangan ng iba’t ibang uri at bilang ng mga input variable (temperatura, presyon, mass flow rate, at dami ng co-solvent), gamit ang ANFIS na nagpapatupad ng backpropagation at hybrid na mga algorithm upang i-optimize ang neuro-fuzzy system.

Pinagmulan: CO2 Utilization

Sa pangkalahatan, hindi gaanong nakaapekto ang temperatura sa pagkuha, habang ang presyon at daloy ng CO2 ay mas mahalaga, at ang pagdagdag ng co-solvent (ethanol) ay mahalaga rin.

Upang suriin kung tama ang modelong nagtataya ng pagkuha gamit ang supercritical CO2, sinubukan ito ng mga siyentipiko laban sa maraming eksperimento. Ang prediksyon ng ani ay halos perpektong tumutugma sa mga resulta ng eksperimento.

Natuklasan na ang pinakamainam na kondisyon ng operasyon para sa proseso ay presyon na 34 MPa, temperatura na 112 °F / 44.8 °C, mass flow rate na 1.1 g/min, at dami ng co-solvent na 370 µL.

Ang Hinaharap ng Paggamit ng mga Resurso

Ang pag-aaral na ito ay isa sa maraming halimbawa kung paano kahit na simpleng mga sistema ng AI ay maaaring magamit para sa mga niche na aplikasyon na may mahalagang gamit. Halimbawa, sa kasong ito, ang pag-optimize ng pagkuha ng mga medikal na molekula mula sa mga halaman, na maaaring magdulot ng mga bagong o mas murang therapy, habang binabawasan din ang ekolohikal na epekto ng pagkuha ng mga resurso sa pamamagitan ng paggamit ng mga renewable at hindi nakakalason na mga resurso.

Habang lumalaki ang mga sistemang ito, ang potensyal na ekonomikong benepisyo ay maaaring lumampas pa sa mismong botanical extraction, na lilikha ng mga oportunidad para sa mga supplier ng industrial gas, mga kumpanya ng process engineering, mga provider ng automation, at mga kumpanya ng AI na tumutulong sa mga tagagawa na bawasan ang gastos at pagbutihin ang throughput.

Ang supercritical CO2 ay malamang na gagamitin nang mas marami, halimbawa, ang makasaysayang “Chaotan One” na pagsubok ng supercritical CO2 turbine sa China, na pumapalit sa tradisyonal na supercritical steam ng CO2 upang radikal na mapabuti ang produksyon ng enerhiya ng turbine.

Pamumuhunan sa Mga Industriyal na Aplikasyon ng CO2

Linde Plc

Ang Linde ay isa sa pinakamalaking kumpanya ng industrial gas sa mundo, kasama ang mga kakompetensyang tulad ng Air Products and Chemicals (APD ) (sundan ang link para sa aming ulat tungkol sa kumpanyang iyon), na may hanggang $34B na benta noong 2025. Itinatag ito sa Alemanya noong 1879 at nagsanib sa isa pang higante ng sektor, ang Praxair, noong 2018.

Sa kasalukuyan, aktibo ang Linde sa produksyon ng parehong purong mga gas na kinukuha mula sa atmospera, kabilang ang mga bihirang gas, pati na rin ang mga gas na ginagawa ng mga industriya tulad ng LNG (helium), hydrocarbons (ethylene, propane, CO, CO2), at pati na rin ang produksyon ng hydrogen.

Pinagmulan: Linde

Ang mga benta ay pinangungunahan ng Amerika (45% ng benta) at ng rehiyong EMEA (25%). Dahil halos lahat ng prosesong industriyal ay nangangailangan ng mga gas na ito, napakalawak ng base ng customer ng Linde, kung saan ang pinakamalaking industriya na pinaglilingkuran ay chemicals & energy (21% ng benta), manufacturing (21%), healthcare (17%), at pagmimina (13%).

Depende sa gas at sa customer, gumagawa ang Linde ng mga ito direkta sa site ng industriya gamit ang mga gas na ito o sa mga sentralisadong pasilidad at pagkatapos ay dinadala ito sa huling gumagamit.

Pinagmulan: Linde

Ang industrial gases ay isang sektor kung saan ang sukat ay isang matibay na kompetitibong kalamangan, dahil tumutulong ito sa kumpanya na magkaroon ng reputasyon ng pagiging maaasahan (mabilis na paghahatid, reaktibong suplay) at mabawasan ang gastusin sa kapital at R&D sa mas malaking volume ng produksyon at malawak na network ng distribusyon.

Parehong ang green hydrogen at carbon capture ay mga oportunidad para sa karagdagang paglago ng kumpanya kaysa sa “lang” pagtaas ng global industrial production, dahil nagbibigay ito ng mga bagong venue kung saan maaari itong lumawak sa sektor ng enerhiya.

Pinagmulan: Linde

Pinakabagong Balita at Pag-unlad ng Stock ng Linde (LIN)

Pag-aaral na Binanggit

^{1. Mitra Amani, Nedasadat Saadati Ardestani, Seyyed Mohammad Ghoreishi. Napapanatiling pag-intensify ng proseso batay sa CO₂ para sa pagkuha ng essential oil ng Nepeta crispa gamit ang ultrasound-assisted supercritical CO₂: Optimasyon at pagmomodelong machine learningg. CO2 Utilization. 10 Hulyo 2026. Artikulo: 103519. Bolyong: Volume 110. 10.1016/j.jcou.2026.103519}