Life cycle thinking and general modelling contribution to chemical process sustainable design and operation
- Autores: Aaron David Bojarski
- Directores de la Tesis: Antoni Espuña Camarasa (dir. tes.), Luis Puigjaner Corbella (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2010
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francesc Castells Piqué (presid.), Moisès Graells Sobré (secret.), José A. Caballero Suárez (voc.), Margarita González Benítez (voc.), Gonzalo Guillén Gosálbez (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
La industria es comúnmente vista como una fuente de degradación ambiental y de consumo de recursos, a pesar de ello es una parte vital del desarrollo social y de la creación de riqueza. Del mismo modo, los sistemas industriales causan y determinan los flujos de materias y energía a través de la sociedad. El desarrollo sostenible está asociado a todos los aspectos anteriores al englobarlos a todos.Los servicios sostenibles son aquellos que restringen el consumo de recursos y generación de residuos a un nivel aceptable considerando las existencias y las velocidades de recuperación de los recursos así como la capacidad de soporte de La Tierra. Asimismo, hacen una contribución positiva a la satisfacción de las necesidades humanas y proveen de valor económico a la empresa. La selección de procesos apropiados para la provisión de un dado servicio es el tópico principal de esta tesis.Esta tesis presenta un marco consistente para el soporte a la decisión hacia alternativas sostenibles. El marco abarca un grupo de métodos y herramientas aplicables al soporte de la decisión en cuestiones de diseño, actualización, y operación considerando criterios de sostenibilidad en términos económicos y medioambientales. Se ha enfatizado la simulación de procesos, el modelado matemático y otros métodos de estadística multivariable. El marco está materializado en un procedimiento de uso que posee cuatro pasos que imitan los de otros métodos actualmente utilizados y un set integrado de herramientas. Las herramientas usadas son en todos los casos modelos matemáticos que permiten una representación precisa de la realidad que simulan. El problema multiobjetivo resultante es resuelto usando una estrategia que permite restringir la mejor solución de compromiso. Una multitud de casos de estudio industriales muestra la forma de aplicación del marco en diferentes escenarios.El marco se ha aplicado a casos de estudios que requieren de soporte a la decisión. El caso de diseño de procesos continuos se ha incluido tratando tres casos. El primero está relacionado con la selección de opciones de tratamiento de aguas residuales en una planta de producción de ácido fosfórico considerando incertidumbre en variables operativas. Otro caso considera las decisiones relacionadas al uso de diferentes materias primas en una usina eléctrica con tecnología de gasificación. El último caso considera la optimización de las variables operativas en el diseño de un sistema de destilación reactiva. Todos los casos son modelados rigurosamente usando noveles herramientas de simulación y modelado en conjunto con otras desarrolladas para el análisis de los aspectos económicos y medioambientales de la sostenibilidad.Posteriormente, se ha estudiado el problema operacional de la selección de la planificación de producción. En este caso se ha puesto atención especial a la selección de métricas apropiadas considerando aspectos económicos, medioambientales y de eficiencia que reflejen las características secuenciales del problema. El modelo propuesto se ha construido usando herramientas de programación matemática y la producción de fibras acrílicas es la aplicación considerada.Finalmente el marco se ha aplicado al diseño y planificación de una cadena de producción. En este caso se modelan decisiones de planificación a medio y largo plazo y se las aplica a la producción de anhídrido maleico en Europa del Oeste. Dadas las características del problema se han estudiado diferentes instrumentos económicos asociados al medio ambiente, como la venta de permisos de emisión y subsidios a la producción. Esto permite mostrar las capacidades del marco para el estudio de políticas gubernamentales.Los casos de estudio muestran las diferentes compensaciones que aparecen en varios niveles de decisión. Asimismo el marco provee con un enfoque robusto para la trazabilidad y capacidad de verificación de las diferentes hipótesis de modelado, lo cual refuerza el proceso de toma de decisiones.
