Gradient-based optimization of a rotating algal biofilm process
- Others:
- Biological control of artificial ecosystems (BIOCORE) ; Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV) ; Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV) ; Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Laboratoire de Mathématiques d'Orsay (LMO) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Numerical Analysis, Geophysics and Ecology (ANGE) ; Inria de Paris ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Jacques-Louis Lions (LJLL (UMR_7598)) ; Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Laboratoire de Génie des Procédés et Matériaux - EA 4038 (LGPM) ; CentraleSupélec
- Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV) ; Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Description
Microalgae are microorganisms which have been only recently used for biotechnological applications, especially in the perspective of biofuel production. Here we focus on the shape optimization and optimal control of an innovative process where the microalgae are fixed on a support. They are thus successively exposed to light and dark conditions. The resulting growth can be represented by a dynamical system describing the denaturation of key proteins due to an excess of light. A Partial Differential Equations (PDE) model of the Rotating Algal Biofilm (RAB) is then proposed, representing local microalgal growth submitted to the time varying light. An adjoint-based gradient method is proposed to identify the optimal (constant) process folding and the (time varying) velocity of the biofilm. When applied to a realistic case, the optimization points out a particular configuration which significantly increases the productivity compared to a base case where the biofilm is fixed.
Abstract
International audience
Additional details
- URL
- https://hal.inria.fr/hal-02422853
- URN
- urn:oai:HAL:hal-02422853v1
- Origin repository
- UNICA