简介
能否通过动态控制藻类水道池来最大限度地提高生物量生产力,并减少对环境的影响(例如土地和水资源利用),同时考虑到当地的限制因素(例如水资源可用性和气候条件),是藻类生物技术领域一个重要的考量。本项目提出了一种新颖的优化策略,旨在通过根据季节变化定期调整池塘深度和水力停留时间 (HRT),从而实现生长最大化(即优化土地利用)、呼吸损失最小化和用水需求最小化。为了评估该策略的有效性,研究人员在五个不同的气候区对藻类生产力和用水需求进行了模拟。结果表明,与采用标准方法(即采用恒定且与地点无关的深度和 HRT)相比,动态控制池塘深度和 HRT 可以使生物量生产力提高 0.6% 至 9.9%,同时根据具体地点的情况,减少 10% 至 61% 的用水需求(相当于减少 19% 至 62% 的水足迹)。有趣的是,当把用水量限制在当地年降雨量的两倍以内作为约束条件时,预测结果显示,温带和热带气候下的净生产力(分别为 15.7 和 16.7 克/平方米/天)高于地中海和亚热带气候(分别为 13.0 和 9.7 克/平方米/天),而在干旱气候条件下,藻类培养在经济上并不可行。由此可见,根据当地的气候条件和水资源限制,对大规模藻类养殖进行动态控制能够显著影响藻类的生产力。因此,在未来评估藻类培养的可行性时,显然应该实施针对具体地点进行优化的动态过程控制。