Comparando modelos de crecimiento dependientes de irradiación y consumo de nutrientes en cultivos cerrados al aire libre de sp
Autores: Taborda, Tiago; Pires, José C. M.; Badenes, Sara M.; Lemos, Francisco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Comparando modelos de crecimiento dependientes de irradiación y consumo de nutrientes en cultivos cerrados al aire libre de sp
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Microalgas
Modelos
Crecimiento
Reactores
Metodología
Conjunto de datos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Las microalgas ofrecen tremendas posibilidades industriales por su capacidad de crecer rápidamente y capturar CO de la atmósfera. La literatura contiene muchos modelos para predecir el crecimiento de microalgas en reactores a escala de laboratorio. Sin embargo, existe una brecha en la aplicación de estos modelos en fotobiorreactores piloto a escala cerrada en exteriores. Este trabajo propone una metodología para construir modelos para este tipo de reactor. Estos modelos fueron construidos basándose en la literatura existente, luego fueron entrenados y probados utilizando un conjunto de datos de diez cultivos de sp. Se probaron cuatro modelos: un modelo basado en una ecuación similar a la de Monod (Modelo M); un modelo basado en una ecuación similar a la de Haldane (Modelo H); un modelo basado en una ecuación exponencial (Modelo E); y un modelo que considera tanto la irradiación como el efecto del nitrato en la cultura utilizando el modelo de Droop (Modelo D). El Modelo H tuvo el mejor rendimiento general, con un error cuadrático medio global (RMSE) de 0.296 kg m; los Modelos M y E tuvieron valores de RMSE de 0.309 y 0.302, respectivamente. El Modelo D tuvo el peor desempeño, con un RMSE de 0.413. El trabajo futuro debería implicar aplicar la misma metodología a nuevos cultivos de la misma especie o de especies diferentes y probar modelos más complejos capaces de explicar mejor los datos.
Descripción
Las microalgas ofrecen tremendas posibilidades industriales por su capacidad de crecer rápidamente y capturar CO de la atmósfera. La literatura contiene muchos modelos para predecir el crecimiento de microalgas en reactores a escala de laboratorio. Sin embargo, existe una brecha en la aplicación de estos modelos en fotobiorreactores piloto a escala cerrada en exteriores. Este trabajo propone una metodología para construir modelos para este tipo de reactor. Estos modelos fueron construidos basándose en la literatura existente, luego fueron entrenados y probados utilizando un conjunto de datos de diez cultivos de sp. Se probaron cuatro modelos: un modelo basado en una ecuación similar a la de Monod (Modelo M); un modelo basado en una ecuación similar a la de Haldane (Modelo H); un modelo basado en una ecuación exponencial (Modelo E); y un modelo que considera tanto la irradiación como el efecto del nitrato en la cultura utilizando el modelo de Droop (Modelo D). El Modelo H tuvo el mejor rendimiento general, con un error cuadrático medio global (RMSE) de 0.296 kg m; los Modelos M y E tuvieron valores de RMSE de 0.309 y 0.302, respectivamente. El Modelo D tuvo el peor desempeño, con un RMSE de 0.413. El trabajo futuro debería implicar aplicar la misma metodología a nuevos cultivos de la misma especie o de especies diferentes y probar modelos más complejos capaces de explicar mejor los datos.