KNOXVILLE, TN, 27 novembre 2025 /24-7PressRelease/ -- Cette étude propose un cadre à double pilotage mécanisme-données pour relever le défi d'équilibrer la conservation de l'eau, la réduction des émissions de carbone et la préservation des écosystèmes aquatiques dans le secteur industriel chinois à un coût minimal. Elle implique le développement de modèles hybrides pour les processus d'utilisation et de traitement de l'eau et l'établissement d'un modèle d'optimisation de superstructure. Ce modèle identifie la voie optimale pour une économie d'eau et une atténuation du carbone simultanées, soutenant les décisions rentables pour l'optimisation du réseau d'eau des parcs industriels. Des études de cas confirment l'efficacité du cadre pour équilibrer les bénéfices économiques et environnementaux.

Le secteur industriel chinois est confronté au défi d'atteindre un équilibre optimal entre la conservation de l'eau, la réduction des émissions de carbone et la préservation des écosystèmes aquatiques à un coût gérable ou minimal. À cette fin, Yuehong Zhao et Hongbin Cao de l'Institut d'ingénierie des procédés de l'Académie chinoise des sciences ont proposé un cadre à double pilotage mécanisme-données. Le cadre implique le développement de modèles hybrides pour caractériser les processus d'utilisation et de traitement de l'eau ainsi que leurs émissions de carbone associées, ainsi que la construction d'un modèle d'optimisation de superstructure pour résoudre le problème du lien eau-carbone-économie.

« En résolvant le modèle d'optimisation obtenu, la voie technique optimale pour une conservation de l'eau et une réduction des émissions de carbone simultanées à un coût d'utilisation de l'eau minimum peut être identifiée », explique Zhao, qui est le premier auteur de l'étude (doi : https://doi.org/10.1016/j.wateco.2025.100003) publiée dans Water & Ecology. « Il fournit des informations précieuses pour soutenir la prise de décision concernant l'optimisation du réseau d'eau dans les parcs industriels. »

Basée sur une compréhension approfondie des mécanismes sous-jacents aux processus typiques d'utilisation de l'eau, de traitement des eaux usées et de réutilisation dans les parcs industriels, l'approche de modélisation hybride dans le cadre intègre la compréhension mécaniste avec des techniques pilotées par les données, améliorant l'interprétabilité et la généralisation du modèle même avec des ensembles de données d'entraînement limités. « Cela représente une approche efficace pour promouvoir l'application des technologies d'apprentissage automatique/IA dans le secteur industriel », déclare Cao. « Cependant, une théorie et une méthodologie systématiques pour la modélisation hybride restent sous-développées. La clé des défis inclut comment sélectionner le mécanisme approprié et son expression pour l'intégration avec l'apprentissage automatique. »

Un modèle d'optimisation de superstructure a ensuite été construit sur la base de modèles d'unités et de connaissances du domaine, englobant les technologies d'unité réalisables, leurs interconnexions et les contraintes pertinentes pour identifier les solutions optimales. « Des algorithmes d'optimisation déterministes ont été appliqués pour atteindre des solutions optimales globales avec un coût d'utilisation de l'eau minimal », partage Zhao. « Dans une étude de cas, une méthodologie d'optimisation multi-échelle pour l'économie d'eau dans les parcs industriels a été établie, conduisant au développement d'un outil logiciel pratique appliqué avec succès dans des entreprises sidérurgiques. »

« Le cadre peut fournir une solution qui équilibre les bénéfices locaux et globaux, ainsi que les bénéfices économiques et les impacts environnementaux », ajoute Cao.

Références
DOI
10.1016/j.wateco.2025.100003

URL de la source originale
https://doi.org/10.1016/j.wateco.2025.100003

Informations sur le financement
Ce travail a été soutenu par une subvention du programme clé de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (51934006).

À propos de Water & Ecology (W&E)
Water & Ecology (W&E) se concentre sur la recherche originale dans les domaines des ressources en eau et de la science des environnements aquatiques intégrée à l'écologie de l'eau. Les domaines de recherche incluent les solutions associées à l'ingénierie, la gestion et les politiques. L'objectif de cette nouvelle revue est de traiter la relation inhérente et les changements systémiques dans les systèmes d'eau intégrés avec des approches et des cadres écologiques, de développer des théories et des technologies, ainsi que des méthodes pour promouvoir la connaissance, l'innovation et les percées scientifiques dans le domaine de l'eau et de l'écologie. W&E met l'accent sur les résultats avec des applications pratiques contribuant au développement durable de la société.

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