Dissertação

{en_GB=Strategic Network Design Optimization of a Waste Management System} {} EVALUATED

{pt=Falha na gestão dos sistemas de gestão de resíduos sólidos urbanos afeta a saúde pública e ambiente, agravando alterações climáticas e poluição. A crescente quantidade de resíduos leva a preocupações ambientais e exige formas eficientes de lidar com o problema, sendo especialmente relevante atualmente os resíduos plásticos domésticos. Esta dissertação explora este problema tendo como objetivo melhorar uma superestrutura existente de instalações de gestão de resíduos considerando conceitos de cadeia de abastecimento, diversas estratégias de coleta e transporte multimodal. Diferentes tipos de resíduos com características específicas são considerados, enfatizando em resíduos plásticos. A literatura revista, focada em modelos de otimização como ferramentas de suporte a decisões estratégicas e táticas que incorporem questões de sustentabilidade, fornece bases para o projeto. Adicionalmente, métodos para lidar com a incerteza subjacente ao problema são explorados. A ferramenta de apoio à decisão desenvolvida consiste num modelo de programação linear inteira mista multi-objetivo, multiperíodo, modelando uma rede de gestão de resíduos, de forma a otimizar a sustentabilidade económica e ambiental. O método dos Efeitos Elementares de Morris mede a incerteza e impacto dos parâmetros. Aplicou-se o modelo num caso de estudo da empresa suíça Satom. Os compromissos entre os objetivos são apresentados numa fronteira de Pareto. A redução para metade dos custos do sistema foi possível a um custo de 20 \% dos benefícios ambientais. Estes crescem potencialmente 2.7 \%, aumentando o custo do sistema 3.7 vezes. Apresentam-se os parâmetros mais influentes nos objetivos do modelo, enfatizando a necessidade de maior investigação e coleta de dados., en=Failure in appropriately managing municipal solid waste systems affects public health and environment, aggravating climate change and pollution. Expected growing amount of waste, rises environmental concerns, and demands for efficient ways to handle this waste. Especially relevant nowadays: management of household plastic waste due to the numerous challenges it presents. This thesis explores this challenge and aims at improving an existing superstructure of waste management facilities considering supply chain concepts, different collection strategies and multimodal transportation. Different types of waste and their specific characteristics are considered focusing on plastic waste. A state-of-the-art literature review focused on optimization models as strategic and tactical decision support tools incorporating sustainability concerns provides groundwork to address the problem. Additionally, methods to cope with the problems underlying uncertainty are explored. A decision support tool is developed, which consists of a multi-objective, multi-period mixed-integer linear programming model, modelling a waste management network, aiming at optimizing economic and environmental pillars of sustainability. Parameter uncertainty and impact are measured through Morris Elementary Effects method. The model is applied to a case study proposed by the Swiss waste treatment company Satom. Trade-offs between objectives are presented through a Pareto front. Decrease to half of the system costs was possible at an expense of 20\% of the environmental benefits. Environmental benefits could increase to up to 2.7\% at the expense of a 3.7 times higher system cost. Most influential parameters on model objectives are presented, emphasizing the need for further research and data collection.}
{pt=Gestão de Resíduos Sólidos Urbanos, Otimização multiobjetivo, Incerteza, Cadeias de abastecimento, Sustentabilidade, en=Municipal Solid Waste Management, Multiobjective optimization, Uncertainty, Supply Chain Management, Sustainability}

Outubro 30, 2020, 15:0

Orientação

ORIENTADOR

Ana Paula Ferreira Dias Barbosa Póvoa

Departamento de Engenharia e Gestão (DEG)

Professor Catedrático