Previsão do desempenho de adsorção de CO2 por biocarvão poroso baseado em aprendizado de máquina

CHEN Yifei ,  

ZHANG Xiaoqing ,  

TAN Kanghao ,  

WANG Junsong ,  

QIN Yinghong ,  

摘要

A captura e armazenamento de CO2 (CCS) é uma medida de redução de emissões com grande potencial. O biocarvão poroso possui uma estrutura porosa em múltiplas escalas, apresentando excelente desempenho na adsorção de CO2. Devido às limitações dos modelos tradicionais de previsão de adsorção de CO2 baseados em dados experimentais, como baixa precisão e complexidade computacional, métodos de aprendizado de máquina, como a árvore de decisão com aumento de gradiente (GBDT), o algoritmo de aumento extremo de gradiente (XGB) e o algoritmo leve de aumento de gradiente (LGBM) foram utilizados para prever a adsorção de CO2 pelo biocarvão, e uma análise comparativa dos resultados foi realizada. Os resultados mostram que os três principais fatores que afetam a quantidade de adsorção de CO2 são, respectivamente, a área superficial específica do biocarvão, o teor de carbono (C) e o teor de oxigênio (O). Os três algoritmos conseguem prever efetivamente o desempenho de adsorção do biocarvão para CO2. Em comparação, o LGBM alcança a maior precisão preditiva, chegando a 94%; o GBDT tem uma vantagem significativa no tratamento de dados de amostras anômalas; enquanto o XGB apresenta resultados preditivos mais estáveis diante das variações dos conjuntos de teste. Ao projetar o desempenho de adsorção do biocarvão, não se deve perseguir cegamente uma área superficial excessivamente alta. Recomenda-se que o teor de carbono do biocarvão seja preferencialmente entre 83% e 88%, e o teor de oxigênio entre 15% e 18%.

关键词

biocarvão; aprendizado de máquina; adsorção de dióxido de carbono; importância das características; gráficos de dependência parcial

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