Automated System for Efficient Cultivation and Monitoring of Ulva Lactuca: Optimizing Growth in an Experimental Tank

Abstract

[EN] The project focuses on the automation and development of a system for algae cultivation, specifically the Ulva Lactuca species. The main objective is to design an efficient system that allows its cultivation and monitoring in a tank and to find the optimal growth conditions for this algae. The system will have sensors to monitor key water parameters and algae growth to achieve this. These sensors will provide real-time data on pH, conductivity, water flow, temperature and algae biomass in the tank. This data will allow us to understand the optimal growth conditions and adjust the system parameters accordingly. The control will be carried out using a Raspberry Pi 4, which will automate the operation of the actuators responsible for the movement of the water inside the tank and its oxygenation. The aim is to optimise the movement of the algae so that it receives the necessary light uniformly and to control the oxygen levels, as these drop considerably at night. An intuitive human-machine interface (HMI) will be developed to visualise the parameters of the system, such as water flow rate, water pH, conductivity, etc. In summary, the project focuses on the automated cultivation and monitoring of Ulva Lactuca in an experimental tank. The Raspberry Pi 4 will control the system and automate its functions. The project aims to lay the foundation for the scalability of algae cultivation in the Netherlands and contribute to the development of sustainable and cost-effective approaches to algae production.

[ES] El proyecto se centra en la automatización y desarrollo de un sistema para el cultivo de algas, específicamente la especie Ulva Lactuca. El objetivo principal es diseñar un sistema eficiente que permita su cultivo y monitoreo en un tanque y buscar las condiciones óptimas de crecimiento para esta alga. Para lograr esto, el sistema contará con sensores para monitorear los parámetros clave del agua y el crecimiento de las algas. Estos sensores proporcionarán datos en tiempo real sobre el pH, la conductividad, el flujo de agua, la temperatura y la biomasa de algas en el tanque. Estos datos permitirán comprender las condiciones óptimas de crecimiento y ajustar los parámetros del sistema en consecuencia. El control se realizará mediante una Raspberry Pi 4, la cual automatizará el funcionamiento de los actuadores responsables del movimiento del agua dentro del tanque y la oxigenación de esta. Con esto se busca optimizar el movimiento del alga para que esta reciba la luz necesaria uniformemente y controlar los niveles de oxígeno, ya que por la noche estos bajan de manera considerable. Se desarrollará una interfaz hombre-máquina (HMI) intuitiva que permita visualizar los parámetros del sistema, como la velocidad del flujo de agua, el PH del agua, la conductividad, etc. En resumen, el proyecto se centra en el cultivo y monitoreo automatizado de Ulva Lactuca en un tanque experimental. La Raspberry Pi 4 será la encargada de controlar el sistema y automatizar sus funciones. El proyecto tiene como objetivo sentar las bases para la escalabilidad del cultivo de algas en los Países Bajos y contribuir al desarrollo de enfoques sostenibles y rentables para la producción de algas.

[CA] El projecte se centra en l'automatització i desenvolupament d'un sistema per al cultiu d'algues, específicament l'espècie Ulva Lactuca. L'objectiu principal és dissenyar un sistema eficient que permeta el seu cultiu i monitoratge en un tanc i buscar les condicions òptimes de creixement per a esta alga. Per a aconseguir això, el sistema comptarà amb sensors per a monitorar els paràmetres clau de l'aigua i el creixement de les algues. Estos sensors proporcionaran dades en temps real sobre el pH, la conductivitat, el flux d'aigua, la temperatura i la biomassa d'algues en el tanc. Estes dades permetran comprendre les condicions òptimes de creixement i ajustar els paràmetres del sistema en conseqüència. El control es realitzarà mitjançant una Raspberry Pi 4, la qual automatitzarà el funcionament dels actuadors responsables del moviment de l'aigua dins del tanc i l'oxigenació d'esta. Amb això es busca optimitzar el moviment de l'alga perquè esta reba la llum necessària uniformement i controlar els nivells d'oxigen, ja que a la nit estos baixen de manera considerable. Es desenvoluparà una interfície home-màquina (HMI) intuïtiva que permeta visualitzar els paràmetres del sistema, com la velocitat del flux d'aigua, el PH de l'aigua, la conductivitat, etc. En resum, el projecte se centra en el cultiu i monitoratge automatitzat de Ulva Lactuca en un tanc experimental. La Raspberry Pi 4 serà l'encarregada de controlar el sistema i automatitzar les seues funcions. El projecte té com a objectiu establir les bases per a l'escalabilitat del cultiu d'algues als Països Baixos i contribuir al desenvolupament d'enfocaments sostenibles i rendibles per a la producció d'algues.