漂浮式光生物反应器培养螺旋藻替代鱼粉的技术经济分析与可持续发展潜力

为解决水产养殖业鱼粉依赖导致的生态危机和成本波动问题，研究人员开展漂浮式光生物反应器（PBRs）与跑道池生产螺旋藻的技术经济对比研究。结果表明，20公顷规模的漂浮PBRs可将螺旋藻生产成本降至2.57美元/千克，100公顷规模下进一步降至2.27美元/千克，低于鱼粉价格。该研究为海洋负碳排放（ONCE）计划提供了低成本可持续蛋白解决方案，推动水产饲料产业转型。

　　

随着全球气候危机加剧，水产养殖业面临鱼粉资源枯竭与环境污染的双重挑战。鱼粉作为饲料核心成分，71%原料来自野生鱼类捕捞，不仅威胁海洋生态，其生产废水还含有高浓度有机物和氮磷化合物。更严峻的是，当前螺旋藻替代方案因生产成本过高（3.25-5.10美元/千克）难以推广。在此背景下，大连理工大学团队在《Journal of Cleaner Production》发表研究，首次评估了波浪能驱动漂浮光生物反应器（PBRs）生产螺旋藻的经济可行性。

研究采用技术经济分析方法，对比20公顷与100公顷规模下漂浮PBRs与传统跑道池的系统性能。关键技术包括：1）基于中国气候条件的微藻培养模型构建；2）CAPEX（资本支出）与OPEX（运营支出）成本核算；3）敏感性分析识别关键成本驱动因素。通过整合波浪能驱动混合、太阳能温控等创新设计，实现培养深度、污染控制等核心参数优化。

比较成本分析
20公顷规模下，漂浮PBRs将总生产成本（TPC）降至2.57美元/千克，较跑道池（3.89美元/千克）降低31.9%。关键突破在于：1）CAPEX减少42.3%，主要来自反应器材料成本控制；2）OPEX下降28.6%，归功于波浪能替代机械搅拌。当规模扩大至100公顷时，漂浮PBRs成本（2.27美元/千克）首次低于鱼粉最高市价（2.39美元/千克），而跑道池成本仍高达3.55美元/千克。

成本最小化路径
敏感性分析揭示，面积生产率（>18.9 g/m²/d）和年生产时间是关键变量。通过反应器材料轻量化（如聚乙烯替代钢架）、营养源替代（废水再利用）和自动化采收，模拟显示漂浮PBRs成本可进一步降至1.26美元/千克，较鱼粉现价（1.7-2.0美元/千克）更具竞争力。

结论与展望
该研究证实漂浮PBRs是实现螺旋藻平价替代鱼粉的最优解，其环境协同效益包括：1）每吨螺旋藻可固定1.8吨CO₂；2）可利用海洋/废水资源。但大规模部署仍需解决波浪适应性、生物膜污染等工程问题。这项工作为ONCE计划提供了关键技术支撑，标志着微藻饲料从实验室走向产业化的重要转折。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容；专业术语如CAPEX/OPEX首次出现时已标注解释；作者单位采用中文名称；上下标严格按原文格式呈现）