طراحی و بهینه سازی زنجیره تامین تولید سوخت سبز از پسماندهای فاضلاب شهری در کشور با استفاده از یک روش فرا ابتکاری ترکیبی

یکی از مهم ترین مسائلی که آینده کشور را در تامین انرژی تهدید می کند، وابستگی شدید به منابع نفتی و عدم توسعه قابل توجه انرژی های تجدید پذیر می باشد. در سال های اخیر در نقاط مختلف دنیا تولید سوخت سبز به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی گسترش فراوانی داشته است. اگرچه تولید سوخت سبز از مواد خوراکی قیمت تمام شده پایینی دارد و در برخی کشورها همچون برزیل به مقدار قابل توجهی تولید می شود اما به علت تاثیر نامطلوب استفاده از مواد غذایی بر بازار محصولات کشاورزی و افزایش قیمت محصولات کشاورزی، تولید آن محدودشده است. به عنوان جایگزینی برای حل این مشکل استفاده از موادی بدون منشا غذایی همچون غلاف ذرت برای تولید سوخت توسعه یافته است. یکی از منابعی که برای تولید سوخت توجهات فراوانی را در سال های اخیر به خود جلب کرده است، استفاده از فاضلاب های شهری است. علت این موضوع این است که فاضلاب حاوی مقدار قابل توجهی لیپید است که می تواند برای تولید بیودیزل به کار گرفته شود، همچنین نیاز به دفن لجن های فاضلاب های شهری که فرایندی پرهزینه در تصفیه خانه ها می باشد را از بین می برد. برای بررسی توسعه چنین سوخت هایی در کشور این مطالعه به طراحی زنجیره تامین تولید سوخت از فاضلاب های شهری می پردازد که کلیه مراحل از تامین و انتقال فاضلاب از تصفیه خانه ها، تبدیل آن ها به سوخت و توزیع سوخت را به صورت یکپارچه بهینه می نماید. با توجه به ابعاد گسترده و غیرخطی بودن مدل حاصل، الگوریتم های دقیق از حل آن ناتوان هستند. لذا یک مدل فراابتکاری ترکیبی بر اساس الگوریتم های ژنتیک و بهینه سازی ازدحام ذرات توسعه داده شده است. نتایج به کارگیری الگوریتم توسعه داده شده نشان از برتری عملکرد آن نسبت به الگوریتم های ژنتیک و بهینه سازی ازدحام ذرات دارد. همچنین نتایج  نشان می دهد که سوخت حاصل از فاضلاب های شهری در حال حاضر اقتصادی نمی باشد اما با افزایش نرخ سوخت های فسیلی در آینده و بهبود نرخ تبدیل فاضلاب به سوخت، این سوخت قابلیت رقابت با سوخت های فسیلی را دارد.  

Keywords:

Biofuels , Green supply chain , Urban wastewater , Metaheuristic algorithms , سوخت های سبز , زنجیره تامین سبز , فاضلاب های شهری , الگوریتم های فرا ابتکاری