有机废物衍生生物乙醇供应链网络:多目标快照模型,现实韩国案例研究

科学领域:

• 可持续能源和化学工程.
• 运营研究和数学建模.
• 环境科学与政策.

背景情况:

• 生物乙醇是通过新技术从有机废物 (OW) 生产的关键生物燃料添加剂.
• 优化生物乙醇供应链对于经济可行性和环境可持续性至关重要.
• 来自OW的酸是先进生物乙醇生产的原料.

研究的目的:

• 开发和验证一个多目标数学模型,以优化基于有机废物的生物乙醇供应链网络.
• 为了平衡经济成本最小化和减少环境影响的竞争目标.
• 为了确定最佳的生物乙醇炼油厂配置和流量管理.

主要方法:

• 混合整数线性编程模型的制定.
• 应用 ε-约束方法来解决多目标优化问题.
• 通过三项韩国现实场景案例研究的验证,在2030年,OW利用率 (30%,50%,70%) 不同.

主要成果:

• 该模型成功优化了生物乙醇供应链网络,考虑到炼油厂的位置和材料流.
• 确定了帕雷托解决方案,证明了经济和环境目标之间的权衡.
• 增加OW利用率从30%降至70%,将年度总成本从904.2美元降至70.73亿美元,温室气体排放量从1087.2美元降至-15.7二氧化碳等值/年.

结论:

• 开发的数学模型有效地优化生物乙醇供应链,为经济和环境带来好处.
• 较高的有机废物利用率导致大幅节省成本,并大幅减少温室气体排放,包括负排放.
• 这些发现支持利用有机废物用于可持续生物乙醇生产的可行性和优势.