بهينه سازي مصرف انرژي و كاهش كاهش آلاينده هاي محيط زيست درتوليد كلوچه با استفاده از تكنيك هاي تحليل پوششي داده ها و الگوريتم ژنتيك

Optimization of Energy Consumption and Reduction of Environmental Emissions in Cookie Production using Data Envelopment Analysis and Genetic Algorithm Techniques

در اين پژوهش به بررسي ميزان مصرف انرژي و انتشار آلاينده­هاي زيست­محيطي در توليد كلوچه در استان گيلان پرداخته شده است. روش‌هاي بهينه­سازي مصرف انرژي به­منظور كاهش كاهش آلاينده­هاي محيط زيست با استفاده از دو روش مرسوم تحليل پوششي داده­ها و الگوريتم ژنتيك چندهدفه ارائه گرديد.بدين منظور، اطلاعات لازم از 30 واحد توليد كلوچه استخراج و به­عنوان داده­هاي اوليه در تحليل‌هاي انرژي و زيست­محيطي به­كار گرفته شد. با استفاده از رويكرد ارزيابي چرخۀ زندگي، تأثيرات زيست­محيطي توليد كلوچه بررسي شد. نهاده­ها و ستانده بر اساس هم­ارزهاي انرژي به انرژي‌هاي معادل تبديل شدند. نتايج اين پژوهش نشان مي­دهد كه 66/30533 مگاژول انرژي براي توليد هر تن كلوچه مصرف مي­شود. بيشترين سهم انرژي مصرفي به گاز طبيعي با 28/16945 مگاژول به­ازاي هر تن كلوچۀ توليدي ارتباط دارد. طبق نتايج ارزيابي چرخۀ زندگي، شاخص گرمايش جهاني براي توليد هر تن كلوچه09/3732 كيلوگرم كربن­دي اكسيد معادل تعيين گرديد. بر اساس نتايج مدل­هاي تحليل پوششي داده­ها، ميزان كل انرژي مورد نياز در حالت مصرف بهينۀ نهاده­ها، درصد صرفه‌جويي انرژي و كاهش شاخص گرمايش جهاني به­ترتيب برابر 58/30221 مگاژول در تن، 02/1 درصد و 37/190 كيلوگرم كربن دي­اكسيد معادل به­ازاي توليد يك تن كلوچه به­دست آمد. همچنين، اجراي الگوي پيشنهادي توسط الگوريتم ژنتيك چند­هدفه مصرف انرژي را 62/21 درصد كاهش مي دهد كه بيشترين درصد صرفه­جويي در انرژي در مصرف گردو در توليد كلوچه ديده­ شده­ است. بر اساس نتايج بهينه­سازي چندهدفه، ميزان شاخص گرمايش جهاني به­ازاي توليد يك تن كلوچه برابر 74/2923 كيلوگرم كربن­دي اكسيد معادل تعيين شد.

In this study, energy consumption and pollutant emissions in producing local cookies in Guilan province have been assessed. Optimization techniques in energy consumption to reduce pollutant emissions were also shown using two conventional methods: data envelopment analysis (DEA) and multi-objective genetic algorithm (MOGA). Required data, gathered from 30 units preparing local cookies, were used as the preliminary data for energy and environmental analyses. Also, the environmental impacts in cookie production were investigated using life cycle assessment (LCA) approach. Inputs and output were converted to equivalent energies based on equivalent energy values. Results showed that 30533.66 MJ of energy would be needed to produce one ton of cookies. The share of natural gas in providing energy to produce one ton of cookies was calculated as high as 16945.2893 MJ. Based on LCA results, the global warming (GW) index was calculated as 3732.09 kg CO2 eq. per ton of local cookies.Based on the results of DEA models, the optimum amount of energy consumption is 30221.5856 MJ ton-1, the energy saving percentage is 1.02 %, and the reduction of GW index is 190.3739 kg CO2 eq. per ton of cookies produced in the units. Following patterns proposed by MOGA would results 21.62% reduction in energy consumption, main part of which associated with cookies in which walnuts are used. Based on the optimization results of MOGA, GW index per production of one ton of cookie was calculated as 2923.74 kg CO2 eq.