Biomass microwave pyrolysis characterization by machine learning for sustainable rural biorefineries

生物量(生态学) 生物炭 机器学习 热解 过程(计算) 微波食品加热 工艺工程 预测建模 计算机科学 人工智能 生物能源 环境科学 生化工程 生物燃料 工程类 废物管理 生态学 操作系统 生物 电信
作者
Yadong Yang,Hossein Shahbeik,Alireza Shafizadeh,Nima Masoudnia,Shahin Rafiee,Yijia Zhang,Junting Pan,Meisam Tabatabaei,Mortaza Aghbashlo
出处
期刊:Renewable Energy [Elsevier]
卷期号:201: 70-86 被引量:55
标识
DOI:10.1016/j.renene.2022.11.028
摘要

Microwave heating is a promising solution to overcome the shortcomings of conventional heating in biomass pyrolysis. Nevertheless, biomass microwave pyrolysis is a complex thermochemical process governed by several endogenous and exogenous parameters. Modeling such a complicated process is challenging due to the need for many experimental measurements. Machine learning can effectively cope with the time and cost constraints of experiments. Hence, this study uses machine learning to model the quantity and quality of products (biochar, bio-oil, and syngas) that evolve in biomass microwave pyrolysis. An inclusive dataset encompassing different biomass types, microwave absorbers, and reaction conditions is selected from the literature and subjected to data mining. Three machine learning models (support vector regressor, random forest regressor, and gradient boost regressor) are used to model the process based on 14 descriptors. The gradient boost regressor model provides better prediction performance (R 2 > 0.822, RMSE <12.38, and RRMSE <0.765) than the other models. SHAP analysis generally reveals the significance of operating temperature, microwave power, and reaction time in predicting the output responses. Overall, the developed machine learning model can effectively save cost and time during biomass microwave pyrolysis while serving as a valuable tool for guiding experiments and facilitating optimization. • Biomass microwave pyrolysis is characterized by using machine learning technology. • The collected data is subjected to in-depth data mining and mechanistic explanations. • Gradient boost regressor provides the best prediction performance with an R 2 > 0.822. • SHAP analysis reveals the significance of descriptors in predicting the output responses. • A simple computer program is developed to characterize biomass microwave pyrolysis.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
2秒前
left_right发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
青年才俊发布了新的文献求助10
3秒前
澡雪完成签到,获得积分10
3秒前
嘎嘎嘎完成签到,获得积分10
5秒前
Ania99发布了新的文献求助10
6秒前
脑洞疼应助yy采纳,获得10
6秒前
研友_VZG7GZ应助qxm采纳,获得10
6秒前
YiZT发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
left_right完成签到,获得积分10
10秒前
爱听歌的大地完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
xhh发布了新的文献求助10
13秒前
幸福的含雁完成签到,获得积分10
15秒前
波谷完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
滟滟完成签到,获得积分10
16秒前
刘荣圣发布了新的文献求助10
16秒前
Deena发布了新的文献求助10
16秒前
chen完成签到,获得积分10
18秒前
yznfly应助老仙翁采纳,获得200
18秒前
yy发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
Elk完成签到,获得积分10
19秒前
huanhuan发布了新的文献求助10
20秒前
积极雨雪完成签到,获得积分10
21秒前
zzznznnn发布了新的文献求助10
22秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
23秒前
机灵静槐发布了新的文献求助30
23秒前
yy完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
鱼鱼完成签到 ,获得积分10
28秒前
neuarcher完成签到,获得积分10
29秒前
研友_LN7AOn完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
火星上莛完成签到 ,获得积分10
33秒前
pan liu完成签到,获得积分10
33秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
人脑智能与人工智能 1000
King Tyrant 720
Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5604088
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4688919
关于积分的说明 14857074
捐赠科研通 4696569
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2541150
邀请新用户注册赠送积分活动 1507314
关于科研通互助平台的介绍 1471851