Dissertação
{en_GB=Industrial network under water stress: exploring the use of industrial symbiosis and desalination alternatives} {} EVALUATED
{pt=A escassez de água é uma questão global urgente, impulsionando as indústrias a procurar formas de reduzir a sua dependência da água doce. Para enfrentar este desafio, o presente estudo introduz um modelo MILP que integra três diferentes fontes de água: rede pública (água doce), simbiose industrial (SI) e dessalinização da água do mar. O principal objetivo é desenhar a rede ótima que conecta as potenciais fontes de água às indústrias recetoras., minimizando o consumo de água doce, a estrutura global de custos e os impactos ambientais. Para aumentar a sua robustez, a incerteza é abordada através de programação estocástica. O modelo é posteriormente aplicado a um caso de estudo que envolve cinco indústrias em Portugal, analisando três cenários: (1) a situação presente, em que as indústrias recorrem maioritariamente à rede pública, (2) acrescento da SI e dessalinização como alternativas, (3) considera as três fontes, mas contabiliza a limitação futura da disponibilidade de água. Inicialmente, otimizando um único objetivo, a inclusão da SI e dessalinização como alternativas à rede pública permite uma redução considerável de 33% no consumo de água doce quando comparado ao cenário atual. Contabilizando a limitação de água doce disponível, esta redução atinge os 64%, embora contrabalançada por custos e impactos ambientais extremamente elevados. No entanto, a otimização integrada dos três objetivos permite alcançar uma solução mais equilibrada. Obtém-se uma redução de 38% no consumo de água doce, desta vez associada a um aumento bastante mais razoável de 26% nos custos e 120% nos impactos ambientais., en=Water scarcity is a pressing global issue, prompting industries to seek ways to reduce their reliance on freshwater. To tackle this challenge, this study introduces a MILP model that integrates three different water supply sources: public network (ground or surface water), industrial symbiosis (IS), and seawater desalination. The main goal is to design the optimal network connecting the potential sources to the recipient industries, by minimizing freshwater consumption, overall cost structure, and environmental impacts. The model is applied to a case study involving five Portuguese industries, analysing three scenarios: (1) current situation, where industries resort mostly to public network and self-reuse, (2) addition of IS and desalination as alternatives, (3) includes the three possible sources, but factors in the future freshwater availability limitation. Firstly, considering a single-objective optimization, the inclusion of IS and desalination as alternatives to the public water network leads to a considerable 33% reduction in freshwater consumption compared to the present situation. When factoring in limited freshwater availability, this reduction deepens to 64%, although counterbalanced by extremely elevated costs and environmental impacts. However, when the optimization is done simultaneously for the three objectives, the solution is much more well-balanced. Indeed, it achieves a 38% reduction in freshwater consumption, this time associated with a much lower increase in costs and environmental impacts of 26% and 120%, respectively. To enhance its robustness, this study includes stochastic programming to handle uncertainties in water demand for each business.}
novembro 8, 2023, 13:40
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
