Nyt værktøj finder de bedste muligheder for at reducere, genbruge og genbruge på tværs af industrisektorer

Et nyt værktøj finder skjulte forbindelser på tværs af industrisektorer og identificerer muligheder for at reducere spild og reducere CO2 -emissioner ved at kortlægge den fysiske økonomi for en region.

"Klimaet og økonomien er for vigtige til, at vi kan lave fejl, " sagde Shweta Singh, den tværfaglige videnskabsmand ved Purdue University, der udviklede værktøjet. "Dette værktøj giver et stort billede og giver politikere og industri mulighed for at tilslutte en potentiel ændring og se resultaterne. De involverede kan praktisk talt teste forskellige muligheder, før de træffer en beslutning."

Tidligere affaldsfri og kulstoffattig indsats fokuserede på en del af det industrielle flow, for eksempel, at reducere energiforbruget i en enkelt produktionsproces. Imidlertid, et overblik over hele systemet er nødvendigt for at træffe de bedste valg og mest effektive investeringer i ny teknologi til overordnet forbedring, hun sagde.

"Fremgangsmåden er som det menneskelige genomprojekt, men for den fysiske økonomi - kortlægning af forholdet mellem industri og miljø, " sagde Singh, der har ansættelser som adjunkt i landbrugs- og biologisk teknik i Landbrugshøjskolen og miljø- og økologisk teknik i Ingeniørhøjskolen. "Det giver os mulighed for at finde og forstå sammenhænge i hele systemet. Vi havde brug for det menneskelige genom-projekt - det komplette kort - for at begynde at identificere generne, der er nøglen til sygdom eller sundhed, og vi har brug for et komplet kort over den fysiske økonomi for at identificere, hvilke ændringer der er nøglen til at opnå bæredygtighed."

Teorien bag modellen er beskrevet i en artikel i tidsskriftet Energi- og miljøvidenskab af The Royal Society of Chemistry. Et papir med fokus på cloud-platformsværktøjet vil blive offentliggjort i Tidsskrift for industriel økologi .

Værktøjet bruger fysiske principper og mekanistiske modeller fra fysikken, ingeniørvidenskab og biologiske videnskaber til at automatisere kortlægning af den fysiske økonomi, og det er meget hurtigere end standardmetoderne, sagde Singh.

"Med dette modelleringsværktøj, vi kan gøre på én dag, hvad der ville have taget 100 dage, " sagde hun. "De eksisterende kortlægningsmetoder var kedelige og tidskrævende. Ved at se på hver økonomisk sektor som en proces – at tage ressourcer gennem fysiske ændringer for at skabe et produkt – kan vi bruge eksisterende mekanistiske modeller til at kortlægge et multiskalabillede af den fysiske økonomi. Med det på plads kan vi foretage ændringer og se kaskaden af ​​begivenheder fra proces til sektor til hele økonomien."

Singh brugte værktøjet til at kortlægge den fysiske økonomi i Illinois for 10 agro-baserede sektorer fra landbrug til downstream forarbejdning af produkter. Modellen fandt sammenhænge og fremhævede muligheder for genanvendelse i stor skala for at reducere spild. Resultaterne viste, at vedtagelse af teknologier til genanvendelse af industrielt spildevand og husdyrgødning ville have den største indvirkning ved at reducere mere end 62% af output fra svineaffald, 96 % af tørt majsmølleaffald, og 99% af sojabønneskrogaffald.

"Vi fandt også indirekte forbindelser, f.eks. førte genanvendelse af svinegårdsaffald til reducerede emissioner i produktionen, "Sagde Singh." I forsyningskæden, eksperter taler om først, anden og tredje ordens påvirkninger. Tredjeordens påvirkninger er muligvis ikke indlysende, men de kan virkelig have en indflydelse. Her bliver det gennemsigtigt, og vi kan identificere den tredjeordens indvirkning meget hurtigt."

Singh krediterer en forskelligartet akademisk baggrund for at udløse ideen til modellen.

"Jeg har altid haft interesse for forskellige discipliner, "sagde hun." Mine venner spøgte, at jeg havde taget en klasse i hver bygning på campus. Jeg begyndte faktisk på mit studie i kemiteknik, som ser meget tæt på strømmen af ​​en kemisk reaktion og de skabte biprodukter. Derefter, mens du studerer bæredygtighedsvurdering for industrielle systemer, Jeg udvidede mit anvendelsesområde til makroøkonomiske rammer. Det fik mig til at undre mig over, hvorfor der ikke var mere kommunikation og krydsning mellem disciplinerne. I denne model, Jeg prøver at bringe alle disse ting sammen, forbinder procesteknik med økonomisk modellering."

Singh krediterer også Venkata Sai Gargeya Vunnavas tværfaglige baggrund, den kandidatstuderende, der har samarbejdet om projektet.

"At tænke på udfordringen uden at sidde mentalt fast i en enkelt akademisk disciplin førte til denne innovation, " sagde Singh. "Vi skal være åbne for at lære alt fra hvor som helst."

Singh afslørede modelleringsværktøjet til Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization, som har ansøgt om patentbeskyttelse på den intellektuelle ejendomsret.