31858

بهينه‌سازي همبست آب-انرژي-غذا در تعامل با طراحي زنجيره تأمين زيست‌توده تحت عدم قطعيت: مطالعه موردي استان مازندران

كارشناسي ارشد

مهندسي صنايع- سيستم‌هاي كلان اقتصادي و اجتماعي

1400

1403/7/15

هادي صاحبي شاهم‌آبادي

رحيم خاني‌زاد

پرديس دانشگاهي - دانشكده مهندسي صنايع

با توجه به بحران‌هاي روزافزون در حوزه منابع آب، منابع انرژي و چالش‌هاي امنيت غذايي، بهينه‌سازي استفاده از اين منابع براي دستيابي به توسعه پايدار امري ضروري است. در اين پژوهش، زنجيره تأمين بيواتانول در استان مازندران با رويكردي يكپارچه و مبتني بر همبست آب-غذا-انرژي طراحي و بهينه‌سازي شده است. به منظور شناسايي مناطق مناسب كشت محصولات استراتژيك مانند گندم، جو، ذرت دانه‌اي، ذرت علوفه‌اي و نيشكر، از سيستم اطلاعات جغرافيايي و داده‌هاي اقليمي، خاك و منابع آبي استفاده شد. روش پژوهش شامل برنامه‌ريزي رياضي و مدل‌سازي استوار بوده كه به تحليل سناريوهاي مختلف تخصيص منابع آب و انرژي در شرايط عدم قطعيت پرداخته است. معيارهايي نظير شيب، ارتفاع، بارش، تبخير، بافت خاك و دسترسي به منابع آبي به‌عنوان عوامل كليدي در تحليل مكاني به كار گرفته شد. علاوه بر اين، مكان‌يابي بهينه براي احداث مراكز پردازش و توليد بيواتانول به منظور كاهش هزينه‌ها و افزايش كارايي زنجيره تأمين بررسي شد. نتايج تحقيق نشان داد كه با به‌كارگيري مدل‌هاي بهينه‌سازي و تخصيص هوشمندانه منابع، مي‌توان هزينه‌هاي توليد انرژي را كاهش داده و مناطق مناسبي براي كشت محصولات كشاورزي شناسايي كرد. اين نتايج همچنين تأييد مي‌كنند كه توليد بيواتانول نسل دوم از زيست‌توده‌هاي موجود مي‌تواند بدون ايجاد تهديد براي امنيت غذايي، نقش مهمي در كاهش وابستگي به سوخت‌هاي فسيلي ايفا كند. اين پژوهش با ارائه يك چارچوب علمي و داده‌محور، راهكارهايي عملي براي ارتقاي بهره‌وري منابع و توسعه پايدار در مناطق كشاورزي و صنعتي ارائه مي‌دهد.

1403/10/18

Optimization of the Water-Energy-Food Nexus in Interaction with Biomass Supply Chain Design under Uncertainty: A Case Study of Mazandaran Province

10/6/2025 12:00:00 AM

The increasing challenges of water and energy shortages, alongside global food security concerns, necessitate the efficient management of these resources to achieve sustainable development. This research designs and optimizes a bioethanol supply chain in Mazandaran Province, integrating the water-energy-food nexus approach. Using Geographic Information Systems (GIS), alongside climatic, soil, and water resource data, this study identifies optimal cultivation zones for key crops, including wheat, barley, grain maize, forage maize, and sugarcane. Advanced mathematical programming and scenario analysis address resource allocation uncertainties, incorporating spatial criteria such as slope, altitude, precipitation, evaporation, soil texture, and water resource accessibility. Furthermore, optimal placement of bioethanol production and processing facilities minimizes supply chain costs and enhances operational efficiency. Results indicate that optimization models and strategic resource allocation significantly reduce energy production costs while identifying viable agricultural regions. Moreover, second-generation bioethanol production from existing biomass substantially reduces dependence on fossil fuels while safeguarding food security. This research presents a robust, data-driven framework for enhancing resource efficiency and fostering sustainable development in agricultural and industrial systems.

همبست آب-انرژي-غذا , بهينه‌سازي , زيست‌توده , زنجيره تأمين , سيستم اطلاعات جغرافيايي.

Water-energy-food Nexus , optimization , bioethanol , Supply chain , geographic information system

Donya Zakeri

Dr. Sahebi