كلية الهندسة – جامعة ميسان
نشر المدرس الدكتور علي عبد الزهرة علي، التدريسي في قسم الهندسة الكيمياوية – كلية الهندسة – جامعة ميسان، بالتعاون مع مجموعة من الباحثين، بحثًا علميًا تخصصيًا في مجلة BioEnergy Research العالمية، المفهرسة ضمن مستوعبات Scopus وClarivate، والمصنفة ضمن الربع الأول (Q1)، بمعامل تأثير 3.3 ودرجة اقتباس CiteScore تبلغ 8.6.
عنوان البحث:
A Physics-Informed Neural Network Framework for Modeling and Optimization of Biomass–Plastic Co-Pyrolysis Systems
ويتناول البحث تطوير إطار متقدم يعتمد على الشبكات العصبية المستنيرة بالفيزياء (Physics-Informed Neural Networks – PINNs) لنمذجة وتحسين عملية التحلل الحراري المشترك للكتلة الحيوية والمخلفات البلاستيكية، بوصفها إحدى التقنيات الواعدة لتحويل المخلفات إلى وقود ومنتجات ذات قيمة مضافة.
واعتمد الباحثون على 106 مجموعات من البيانات التجريبية، مع دمج حركية أرهينيوس المعتمدة على تركيب المواد وقوانين حفظ الكتلة والعناصر الأساسية، ولا سيما الكربون والهيدروجين والأوكسجين، ضمن إطار نمذجة متعدد الأهداف.
وأظهرت النتائج دقة تنبؤية مرتفعة للنموذج، إذ بلغ معامل التحديد R² نحو 0.988، فيما بلغ RMSE نحو 1.838 wt% وMAPE نحو 2.4%، مع انخفاض في قيمة RMSE بنسبة 66% مقارنة بنموذج XGBoost. كما حقق النموذج التزامًا كاملًا باتزان الكتلة، وأظهر استقرارًا في التنبؤ عند درجات حرارة وصلت إلى 1000°C.
وبيّن التحقق الخارجي للنموذج قدرته العالية على التعميم، محققًا R² = 0.991 وRMSE = 1.74 wt%، مع خطأ في إغلاق الكتلة أقل من 0.5 wt%.
كما كشفت الدراسة عن عتبة تركيبية عند 30 wt% من البلاستيك ارتبطت ببدء تفاعلات انتقال الهيدروجين وانخفاض طاقة التنشيط من 180 إلى 85 kJ/mol، فضلًا عن زيادة مردود الزيت الحيوي بما يصل إلى 11.9 wt%. وحددت عملية التحسين ظروف تشغيل مثلى قرب 513°C وبنسبة بلاستيك تتجاوز 90 wt%، مع مردود متوقع يزيد على 92 wt%.
وتبرز نتائج البحث أهمية التكامل بين تقنيات الذكاء الاصطناعي والمبادئ الفيزيائية والهندسية في بناء نماذج دقيقة وقابلة للتفسير، بما يسهم في تحسين عمليات تحويل المخلفات والاستفادة منها في إنتاج الطاقة والمنتجات ذات القيمة المضافة، ودعم التوجه نحو حلول أكثر استدامة في مجالات الطاقة والبيئة.
رابط البحث:
https://link.springer.com/article/10.1007/s12155-026-11054-8
○●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●○
شعبة الإعلام والاتصال الحكومي
كلية الهندسة – جامعة ميسان
