Biyoteknoloji

Yapay Zeka, Değerli Bitki Bileşiklerinin Ekstraksiyonunu Nasıl Dönüştürebilir

mm
Yayınlandı
Securities.io sitesini Google'daki tercih ettiğiniz kaynaklara ekleyin

İnsanın bildiği en eski ilaç, ağrıyı hafifletmeye, ateşi düşürmeye, hastalıklarla mücadele etmeye vb. yardımcı olan aktif bileşiklere sahip bitkilerdir. Günümüze kadar, farmakobotanik modern tıbbın çok önemli bir alanı olmaya devam ediyor ve nadir moleküller, yeni tedaviler geliştirmek için yaygın ve daha az yaygın bitkilerde düzenli olarak bulunuyor.

Bir sorun, bu bileşiklerin tıbben güçlü olabilmesi ancak bitkide çok az miktarda bulunması ya da bitkinin yetiştirilmesinin zor olmasıdır. Her iki durumda da, ortaya çıkan ilaç çok pahalı olabilir, özellikle de istenen bileşiği kimyasal olarak sentezlemenin mümkün bir yolu olmadığında.

Bu nedenle, bitkilerden aktif moleküllerin ekstraksiyonunu optimize eden herhangi bir iyileştirme, büyük ekonomik ve tıbbi sonuçlar doğurabilir.

İslam Azad Üniversitesi, Tarbiat Modares Üniversitesi ve İsfahan Teknoloji Üniversitesi’nden İranlı araştırmacılar bir ekip, süperkritik CO₂ ile değerli bileşiklerin ekstraksiyonunu optimize etmek için yapay zekâ kullandı. Bulgularını CO2 Utilization1 dergisinde, “Sustainable CO₂-based process intensification for the extraction of Nepeta crispa essential oil using ultrasound-assisted supercritical CO₂: Optimization and machine learning modeling” başlığıyla yayınladılar.

Bitki Farmakopeasının Çıkarılması

Değerli özellikleri ve faydaları, büyük ölçüde uçucu yağlarına bağlanan, geniş bir yelpazede otlar ve aromatik bitkiler, farmasötik, gıda, kozmetik, boya ve kimya endüstrilerinde geniş uygulama alanları bulmuştur. Uçucu yağlar, çeşitli molekül tiplerini içeren karmaşık kimyasal karışımlardan oluşan uçucu bileşenlerdir.

Bitki materyallerinden uçucu yağların ekstraksiyonu için geleneksel teknikler, örneğin hidrodistilasyon, buhar distilasyonu ve organik çözücü bazlı ekstraksiyon, birkaç temel sınırlamaya sahiptir:

  • Organik çözücülerin kullanımı sonucunda elde edilen ürünlerde potansiyel kontaminasyon.
  • Sonraki çözücü giderme gerekliliği.
  • Çözücü toksisitesi ve yanıcılığı.
  • Kabul edilebilir verimlere ulaşmak için yüksek işletme maliyetleri ve önemli enerji girişi.

Son yıllarda, akustik kavitasyon yoluyla bitki hücre duvarlarını bozarak biyolojik aktif bileşiklerin ve uçucu yağların salınımını kolaylaştıran ultrason destekli ekstraksiyon (UAE), üstün sonuçları (verim, çözücü kullanımı, hız) nedeniyle büyük ilgi görmüştür.

Bu arada, süperkritik akışkanlar (SCF’ler), özellikle süperkritik karbondioksit (SC-CO₂), geleneksel ekstraksiyon ortamlarına etkili bir alternatif olarak giderek daha fazla tanınmaktadır.

Süperkritik bir akışkan, sıvı ve gaz fazlarının ayrı ayrı kaybolduğu bir noktadan daha yüksek basınca sahip bir kimyasaldır. Bu teknik olarak bir gazdır, ancak çoğunlukla sıvı gibi davranır.

CO₂’nin avantajları arasında patlayıcı olmaması, toksik olmaması, düşük maliyet, yanıcı olmaması ve korozyona dayanıklı olması bulunur. Ayrıca biyolojik aktif bileşiklerin doğal bütünlüğünü korur ve basınç ve sıcaklığın hassas kontrolü sayesinde ekstraksiyonda yüksek seçicilik sağlayabilir.

Süperkritik CO₂ Tabanlı Ekstraksiyonun Optimize Edilmesi

Süperkritik CO₂ ile ekstraksiyonun gerçek verimliliği, basınç, ekstraksiyon süresi, koçözücü hacmi, sıcaklık, parçacık boyutu ve CO₂ akış hızı gibi geniş bir faktör yelpazesine bağlıdır. Bu nedenle, belirli bir bitkideki belirli bir bileşik için ideal konfigürasyonu bulmak oldukça zor olabilir ve şu ana kadar bir sanat kadar bilim de olmuştur.

İstatistiksel ve matematiksel modeller yardımcı olabilir, ancak pratikte tasarlamaları karmaşıktır.

Bu yöntemi optimize etmek için araştırmacılar, ANFIS (Uyarlamalı Nöro-Bulanık Çıkarım Sistemi) ve Particle Swarm Optimization (PSO) algoritmasını kullandılar.

CO₂ ve Yapay Zeka ile Ekstraksiyonun Mükemmelleştirilmesi

Bitki Seçimi ve Testler

Araştırmacı tarafından test için seçilen bitki Nepeta crispa idi. Çeşitli Nepeta türleri, antibakteriyel, antiviral ve antifungal etkiler gibi geniş bir biyolojik aktivite yelpazesine sahiptir. Geleneksel tıpta N. crispa öksürük kesici, spazm önleyici, diüretik, terletici, astım karşıtı, emmenagog ve sakinleştirici bir ilaç olarak kullanılmıştır.

Kaynak: WorldPlant

Araştırmacılar, bu bitkiden aktif bileşiklerin ekstraksiyonunu 3 farklı yöntemle karşılaştırdı:

  • Optimum koşullar altında SC-CO₂
  • Hidrodistilasyon
  • Ultrason destekli ekstraksiyon

19 kimyasal bileşik tespit edildi ve toplam çıkarılan uçucu yağların %97-99’unu oluşturdu; süperkritik CO₂ en verimli yöntem olarak neredeyse mükemmel bir ekstraksiyon verimi sağladı. Uçucu yağların genel bileşimi ve niteliksel profili tüm teknikler arasında karşılaştırılabilirdi.

AI Modelini Oluşturma ve Test Etme

Farklı tip ve sayıda girdi değişkeni (sıcaklık, basınç, kütle akış hızı ve koçözücü hacmi) içeren çeşitli konfigürasyonlar, ANFIS’in geri yayılım ve hibrit algoritmalarını kullanarak nöro-bulanık sistemleri optimize etmesiyle gerçekleştirildi.

Genel olarak, sıcaklık ekstraksiyonu çok fazla etkilemedi, basınç ve CO₂ akış hızı daha önemliydi ve koçözücü (etanol) eklenmesi de önemliydi.

Modelin süperkritik CO₂ ekstraksiyonunu tahmin etmedeki doğruluğunu kontrol etmek için bilim insanları, modeli birden fazla deneyle test ettiler. Verim tahmini her durumda deneysel sonuçlarla neredeyse mükemmel bir şekilde eşleşti.

Süreç için optimal işletme koşulları, 34 MPa basınç, 112 °F / 44,8 °C sıcaklık, 1,1 g/dk kütle akış hızı ve 370 µL koçözücü hacmi olarak belirlendi.

Kaynak Kullanımının Geleceği

Bu çalışma, nispeten basit yapay zekâ sistemlerinin bile önemli uygulamalara sahip niş alanlarda nasıl kullanılabileceğine dair birçok örnekten biridir. Örneğin, bu durumda, bitkilerden tıbbi moleküllerin ekstraksiyonunun optimize edilmesi, yeni veya daha ucuz tedavilere yol açabilirken, yenilenebilir ve kirletmeyen kaynakların kullanılmasıyla kaynak çıkarımının ekolojik etkisini de azaltmaktadır.

Bu sistemler ölçeklendikçe, ekonomik fayda sadece botanik ekstraksiyonunun ötesine geçebilir ve endüstriyel gaz tedarikçileri, süreç mühendisliği firmaları, otomasyon sağlayıcıları ve üreticilerin maliyetleri düşürüp verimliliği artırmalarına yardımcı olan yapay zekâ şirketleri için fırsatlar yaratabilir.

Süperkritik CO₂’nin kullanımı da giderek artacaktır; örneğin, Çin’de gerçekleştirilen çığır açan “Chaotan One” süperkritik CO₂ türbin testi, geleneksel süperkritik buharı CO₂ ile değiştirerek türbinin enerji üretimini köklü bir şekilde artırmaktadır.

CO₂ Endüstriyel Uygulamalarına Yatırım

Linde Plc

LIN Fiyat Grafiği

Linde, Air Products and Chemicals (APD )  (follow the link for our report on that company), 2025’te 34 milyar dolar satışa sahip olan dünyanın en büyük endüstriyel gaz şirketlerinden biridir. 1879’da Almanya’da kuruldu ve 2018’de sektördeki bir başka dev olan Praxair ile birleşti.

Bugün, Linde hem atmosferden elde edilen nadir gazlar dahil saf gazların üretiminde hem de LNG (helyum), hidrokarbonlar (etilen, propan, CO, CO₂) gibi endüstriler tarafından üretilen gazlar ve hidrojen üretiminde aktiftir.

Kaynak: Linde

Satışlar coğrafi olarak Amerika (satışların %45’i) ve EMEA bölgesi (%25) tarafından domine edilmektedir. Neredeyse her endüstriyel süreç bu gazları gerektirdiğinden, Linde’nin müşteri tabanı çok çeşitlidir; hizmet verilen en büyük sektörler kimyasallar ve enerji (satışların %21), imalat ( %21), sağlık ( %17) ve madencilik ( %13) olarak sıralanır.

Gaz ve müşteriye bağlı olarak, Linde bu gazları doğrudan endüstriyel sahada üretebilir ya da merkezi tesislerde üretip son kullanıcıya taşır.

Kaynak: Linde

Endüstriyel gazlar, ölçeğin kalıcı bir rekabet avantajı olduğu bir sektördür; bu, şirketin güvenilirlik (hızlı teslimatlar, hızlı tedarik) itibarını artırmasına ve daha büyük üretim hacmi ve geniş dağıtım ağı sayesinde sermaye maliyetlerini ve Ar-Ge harcamalarını azaltmasına yardımcı olur.

Hem yeşil hidrojen hem de karbon yakalama, şirket için yalnızca küresel endüstriyel üretim büyümesinden daha fazla büyüme fırsatı sunar; çünkü enerji sektöründe genişleyebileceği yeni alanlar sağlar.

Kaynak: Linde

En Son Linde (LIN) Hisse Senedi Haberleri ve Gelişmeler

Referans Çalışma

1. Mitra Amani, Nedasadat Saadati Ardestani, Seyyed Mohammad Ghoreishi. Ultrason destekli süperkritik CO₂ kullanarak Nepeta crispa uçucu yağının ekstraksiyonu için sürdürülebilir CO₂ tabanlı süreç yoğunlaştırması: Optimizasyon ve makine öğrenmesi modellemesig. CO2 Utilization. 10 Temmuz 2026. Makale: 103519. Cilt: Cilt 110. 10.1016/j.jcou.2026.103519

mm

Jonathan eski bir biyokimya araştırmacısıdır ve genetik analiz ve klinik çalışmalar üzerinde çalışmıştır. Şimdi bir hisse analisti ve finans yazarıdır ve yayınında 'The Eurasian Century' da inovasyon, piyasa döngüleri ve jeopolitika üzerine odaklanmaktadır.