Desarrollo de un modelo de optimización para la planificación óptima del manejo sustentable de los residuos sólidos urbanos

Abstract

This work is focused on developing a management plan for municipal solid waste (MSW) for the west-central part of Mexico and the integration of MSW from several cities to yield useful products. The dimension that reaches the generation of municipal solid waste and increasing concerns about its environmental impact is a major problem, particularly for large urban areas with insufficient landfill capacities and inefficient waste management systems. Several options associated to the supply chain for implementing a MSW management system have been reported (collection services, transportation, treatment and adequate disposal), however to determine the optimal solution several technical, economic, environmental and social aspects must be considered. Therefore, this thesis proposes a mathematical programming model for the optimal planning of the supply chain associated to the MSW management system to maximize the economic benefit while accounting for technical and environmental issues. The optimization model simultaneously selects the processing technologies and their location, the distribution of wastes from cities as well as the distribution of products to markets. The problem was formulated as a multi-objective mixed-integer linear programing problem to maximize the profit of the supply chain and the amount of recycled waste, where the results are showed through Pareto curves that tradeoff economic and environmental aspects. The results show that an integrated use of MSW can provide economic, environmental and social benefits.

El presente trabajo está enfocado a la elaboración de un plan de manejo de residuos sólidos urbanos de la parte centro-occidental de México y la integración de los residuos de varias ciudades para producir productos útiles. La dimensión que alcanza la generación de residuos sólidos urbanos y el incremento de las preocupaciones por el impacto que esto tiene sobre el medio ambiente es un problema muy importante, en particular para las grandes áreas urbanas con capacidades insuficientes en sus vertederos e ineficientes sistemas de manejo de residuos. Existen varias opciones asociadas a la cadena de suministro para la implementación de un sistema de manejo de residuos sólidos, sin embargo, para determinar la solución óptima deben ser considerados varios aspectos técnicos, económicos, ambientales y sociales. Este trabajo propone un modelo de programación matemática para la planeación óptima de una cadena de suministro asociada al sistema de manejo de residuos sólidos urbanos para maximizar el beneficio económico, considerando a la vez aspectos técnicos y ambientales. El modelo de optimización propuesto selecciona simultáneamente las tecnologías de procesamiento y su ubicación, la distribución de los desechos de las ciudades, así como la distribución de los productos a los mercados. El problema fue formulado como una programación multiobjetivo mixta-entera lineal, para maximizar los beneficios de la cadena de suministro y la cantidad de residuos reciclados, donde los resultados se mostrarán a través de diagramas de Pareto en compensación con aspectos técnicos y ambientales. Los resultados muestran que un aprovechamiento integral de los residuos sólidos urbanos puede proporcionar beneficios económicos, ambientales y sociales. Optimización manejo residuos sólidos municipales.