全球人口的增长要求有安全的食物、农产品和服务供应，这需要大量的土地以及大量的合成肥料和农药。尽管合成肥料对环境有负面影响，并引发全球健康问题（Clark和Tilman，2017年），但它们仍然主导着传统农业。这种主导地位源于其广泛的可用性、即时效果和成本效益（Brunelle等人，2024年）。最近，许多农业产业开始转向采用可持续的做法，以满足日益增长的食物需求，同时尽量减少对环境的影响并利用不可再生资源（Egas等人，2023年）。其中，有机农业受到了特别关注。例如，欧盟委员会的“绿色协议”目标是在2030年前将至少25%的欧盟农业用地转化为有机农业用地（Montemayor等人，2022年）。
在卡塔尔，卡塔尔国家食品安全计划旨在通过发展可持续的本地农业活动，到2030年满足该国40%的食品消费需求（Ben Hassen和El Bilali，2022年）。该计划优先考虑环保做法、生态系统保护和资源节约，包括使用生物肥料。这些生物肥料通常来自细菌、真菌和藻类产生的活微生物和化合物（Montemayor等人，2022年；Parmar等人，2023年）。
然而，生物肥料的商业化面临重大挑战，例如与合成肥料相比反应时间较慢、工业规模生产有限、产品稳定性问题，以及最关键的生产成本高昂（Khan等人，2023年）。这些因素严重阻碍了生物肥料的广泛使用，特别是对小规模农民而言，也影响了它们在肥料市场中的竞争力（Yadav和Yadav，2024年）。
2023年，全球农业肥料市场的价值为2146.6亿美元，预计到2034年将达到3194.5亿美元（Precedence Research，2024年）。相比之下，2023年生物肥料市场仅占全球肥料市场的1.75%，价值为37.5亿美元。到2034年，预计其市场规模将达到67.2亿美元，复合年增长率（CAGR）为6.7%（Precedence Research，2024年；Kumar等人，2024年）。生物肥料市场在北美最为突出，其次是欧洲和亚太地区。相比之下，南美洲、南非以及中东和北非（MENA）地区，包括海湾合作委员会（GCC）国家，是合成肥料的最大消费者之一。例如，在非洲，过度使用合成肥料严重降低了土壤质量并耗尽了必需的营养物质（Market and Markets，2023年）。通过政府倡议和政策提高公众意识并推广可持续农业实践对于扩大这些地区的生物肥料使用和减轻环境破坏至关重要。然而，解决高生产成本和定价障碍仍是一个紧迫的任务。这可以通过选择合适的微生物、优化生产流程以及探索具有成本效益的生物肥料配方来实现。
在过去十年中，促进植物生长的耐盐细菌（PGPH）引起了越来越多的关注。从环境角度来看，基于耐盐细菌的生物肥料（HBB）利用特殊机制帮助植物抵御生物和非生物胁迫，同时改善土壤结构和肥力（Masmoudi等人，2023年）。从经济角度来看，HBB具有实际优势，例如易于应用且能够缓解合成肥料无法解决的非生物胁迫，使其成为农业市场中的有力竞争者。此外，HBB还可以减少对淡水资源的依赖或昂贵的海水淡化过程，进一步节省成本并促进可持续农业实践（Egas等人，2023年；Masmoudi等人，2023年）。
尽管有许多研究集中在基于细菌的生物肥料生产上，但这些过程的经济可行性和在工业规模应用中模拟方法的使用仍需进一步探索。大多数现有的关于生物肥料的技术经济研究集中在基于堆肥的产品或由藻类制成的产品上。例如，Romero-García等人（2022年）提出了一种从污水处理厂产生的微藻生物质中生产富含游离氨基酸的生物肥料的方法，并对其可行性进行了全面的技术经济评估。同样，Hassan等人（2023年）评估了从废水生物固体中生产商业生物肥料的经济可行性，分析了堆肥和稳定化过程，并报告了成本、回收期和所需售价。
相比之下，应用微生物接种剂（特别是促进植物生长的细菌）的技术经济分析（TEA）非常有限。Pérez Sánchez等人（2018年）的工作是少数几个提供基于细菌接种剂的液体生物肥料生产工厂的技术经济和概念设计评估之一。
技术经济分析（TEA）是评估拟议过程经济可行性的有效工具。各种商业模拟软件和工具，如Aspen Plus?、HYSYS?、SuperPro Designer?等，在几乎所有工艺设计和开发阶段都被广泛使用。这些工具可以确定物料、质量和能量平衡，并提供初步的成本评估，包括盈利能力、生产力、效率、净收入和节约潜力（Khan等人，2022年；Lee等人，2020年；Pérez Sánchez等人，2018年）。
在这项研究中，首次对基于B. cabrialesii HB7的生物肥料进行了技术经济分析，以评估其生产液体生物肥料的经济可行性，旨在提高植物产量并增强其对生物和非生物胁迫的抵抗力。B. cabrialesii HB7是一种具有多重植物保护能力的多功能菌株。这种耐热耐盐细菌来自卡塔尔恶劣的沙漠环境，具有多种有益于植物的特性，包括ACC脱氨酶活性、磷酸盐溶解能力、铁载体产生、抗真菌活性以及强大的根系/根际定植能力。HB7能够促进番茄的生长和耐盐性，在土壤和无土温室条件下，使用本地地下水（约8 ppm）进行灌溉而无需淡化，从而持续改善生长、发育和果实品质。这些特性使HB7特别适合在干旱和盐碱环境中进行工业生物肥料生产。
这是首次在GCC和MENA地区对细菌生物肥料生产进行详细的技术经济分析（TEA），在全球范围内也是少数研究之一。该技术经济可行性研究包括两个主要阶段：（i）在第一阶段，连续调整了氧气、搅拌和pH等关键在线参数，同时量化了细菌生物量和养分可用性等离线参数，以生产1升生物肥料。（ii）在第二阶段，评估了基于HB7的生物肥料生产的可扩展性和经济可行性；进一步估算了与扩大生产规模相关的资本支出（CAPEX）和运营费用（OPEX）。分析涵盖了生产过程的关键阶段，包括工艺设备成本、原材料采购、能源和资源投入，以及从实验室规模生物反应器生产扩大到工业规模的运营要求。此外，还提供了所提出的基于细菌的液体生物肥料的详细折现现金流分析，以评估整个液体生物肥料生产过程的整体盈利能力。
