تطبيقات التعلم الآلي والتحسين متعدد الأهداف في إدارة النفايات الزراعية: دراسة تكنولوجية اقتصادية لإنتاج الهيدروجين من نفايات الزيتون عن طريق التغويز الهوائي البخاري المشترك

تبحث هذه الدراسة في إمكانات كعكة الزيتون، وهي بقايا زراعية متوفرة على نطاق واسع في الأردن، كمادة خام مستدامة للكتلة الحيوية لإنتاج الهيدروجين من خلال تقنيات التغويز المتقدمة. والهدف هو تحسين إنتاج الهيدروجين من خلال استخدام طريقة تغويز البخار والهواء المدمجة، ومعالجة التحديات مثل ارتفاع محتوى الرماد واللجنين، والرطوبة المتغيرة، والتركيب الكيميائي المعقد. تُستخدم تقنيات التحسين المتقدمة، بما في ذلك نماذج التعلم الآلي (التعزيز التدريجي الشديد، XGBoost) ومحسن Fire Hawk المعدل، لتحسين معلمات التغويز الرئيسية: نسبة البخار إلى الكتلة الحيوية، ودرجة الحرارة، والضغط، ونسبة الهواء إلى الكتلة الحيوية. تتم نمذجة عملية التغويز من خلال التركيز على المراحل الكيميائية الحرارية الرئيسية مثل التحلل، والتحلل الحراري، والاحتراق، والاختزال. تُظهر النتائج أن تحسين هذه المعلمات يعزز بشكل كبير إنتاج الهيدروجين، محققًا معدل 329.25 كجم / ساعة وكفاءة تغويز تبلغ 82.1?. تشمل الظروف المثالية معدل تدفق للكتلة الحيوية يبلغ 5000 كجم/ساعة، ودرجة حرارة تحويل إلى غاز تبلغ 778 درجة مئوية، وضغطًا يبلغ 2.2 بار. يُعدّ إنتاج الهيدروجين في النظام الأكثر حساسية للتغيرات في نسبة البخار إلى الكتلة الحيوية ودرجة حرارة التحويل إلى غاز، حيث تؤدي تدفقات البخار الأعلى إلى زيادة محتوى الهيدروجين. يُظهر نموذج XGBoost دقة عالية، حيث يبلغ معامل التحديد (R2) 0.995 لإنتاج الهيدروجين و0.998 لإنتاج الميثان. يكشف التحليل الإضافي أن زيادة معدل تدفق الكتلة الحيوية ودرجة حرارة التحويل إلى غاز يُحسّنان إنتاج الهيدروجين، بينما يُقلّل الضغط المرتفع عند درجات الحرارة المرتفعة الإنتاج بشكل طفيف. يكشف التحليل الاقتصادي عن تكلفة مُستوية للهيدروجين تبلغ 1.23 دولار/كجم، وقيمة حالية صافية تتجاوز 213 مليون دولار، وفترة استرداد تبلغ 1.26 سنة.