Resumen de System dynamics and viability theory for sustainability assessment, application for bioethanol production in Colombia

Danny Ibarra Vega, Johan Manuel Redondo

• español

  Contextualization: This paper has a framework for prospective assessment of sustainability in bioethanol in a dynamical way, this is important as a tool for policymakers in Colombia.

  Knowledge gap: No dynamic models have been developed with the formulation of viable or desired scenarios. The evaluation of environmental aspects and sustainability is always carried out with past information and historical data, it is rarely carried out with prospective models and no restrictions or unwanted scenarios are linked. A general bioethanol supply chain must be modeled, connecting variables that represent sustainability indicators. The modeled indicators were proposed by the Global Bioenergy Partnership (GBEP).

  Purpose: A model is built to evaluate sustainability indicators and know if the trend behavior of the system evolves through the desired regions that would correspond to the sustainability objectives and goals of the sector.

  Methodology: A model is developed with System Dynamics and to integrate the modeling with the evaluation of sustainability, the concept of constraints, developed in the Viability Theory, is used; Here, the desired regions of the system state are suggested and defined as desired, alert, and undesired scenarios.

  Results and conclusions: The model have been tested with the information of a bioethanol production chain from sugarcane in Colombia with an installed capacity of 450 million liters per year, using two sustainability indicators that were designed and simulated using the constraint regions. These indicators are water consumption and jobs in bioethanol production. The results show important findings for modeling, monitoring, and assessing sustainability in the biofuels sector, using indicators and providing a method of implementing the best practices for sustainability using defined desired regions of the systems.

• English

  Contextualización: en este artículo se desarrolló un marco referencial para la evaluación dinámica y prospectiva de la sostenibilidad del bioetanol de caña, como herramienta para los tomadores de decisiones en Colombia.

  Vacío de conocimiento: no se han desarrollado modelos dinámicos con la formulación de escenarios viables o deseados. La evaluación de aspectos ambientales y sostenibilidad siempre se realiza con información pasada y datos históricos, pocas veces se hace con modelos prospectivos y no se vinculan restricciones o escenarios no deseados. Así, se debe modelar una cadena de suministro general de bioetanol, conectando variables que representen indicadores de sostenibilidad. Los indicadores modelados fueron propuestos por Global Bioenergy Partnership (GBEP).

  Propósito: se construye un modelo para la evaluación de indicadores de sostenibilidad y saber si el comportamiento del sistema evoluciona por las regiones deseadas, que corresponderían a los objetivos del sector y metas de sostenibilidad.

  Metodología: se desarrolla un modelo con dinámica de sistemas y, para la integración de la modelación con la evaluación de la sostenibilidad, se utiliza el concepto de restricciones desarrollado en la teoría de la viabilidad; aquí las regiones deseadas del estado del sistema se sugieren y se definen como escenarios deseados, de alerta y no deseados.

  Resultados y conclusiones: este modelo ha sido probado con la información de una cadena productiva de bioetanol a partir de caña de azúcar en Colombia con una capacidad instalada de 450 millones de litros al año, utilizando dos indicadores de sostenibilidad que fueron diseñados y simulados, junto con la evaluación de estrategias de mejora. Estos indicadores son el consumo de agua y el empleo en la producción de bioetanol. Los resultados muestran hallazgos importantes para modelar, monitorear y evaluar la sostenibilidad en el sector de los biocombustibles, utilizando indicadores y brindando un método para implementar las mejores prácticas para la sostenibilidad utilizando regiones deseadas definidas de los sistemas.