This work presents a general mathematical programming model for satisfying water, energy and food needs in isolated and low-income communities involving different process integration approaches. The problem consists in determining the optimal and sustainable configuration to satisfy the energy, water and food demands of the inhabitants. Also, the use of waste-to-energy technologies is proposed aiming to handle the municipal solid waste correctly and obtain valuated products from wastes to reduce the environmental impact. A multi-objective analysis is presented considering the consumption of fresh water, the greenhouse gas emissions and the cost of the integrated system as objective functions. A case study, for the community with the lowest index of poverty and marginalization from the State of Guerrero in Mexico is presented. The results show that it is possible to satisfy the water, energy and food needs in isolated communities accounting for integrated processes. Besides, it is possible to obtain trade-off solutions considering contradicting objectives.
Este trabajo presenta un modelo de programación matemática para satisfacer las necesidades de agua, energía y alimentos en comunidades aisladas y de bajos ingresos que involucran diferentes enfoques de integración de procesos. El problema consiste en determinar la configuración óptima y sostenible que permita satisfacer las demandas de energía, agua y alimentos de los habitantes. Además, se propone el uso de tecnologías de conversión de residuos sólidos a energía con el objetivo de manejar correctamente los residuos sólidos municipales y obtener productos de valor agregado con el fin de reducir el impacto ambiental. Se presenta un análisis multiobjetivo considerando el consumo de agua fresca, las emisiones de gases de efecto invernadero y el costo del sistema integrado como funciones objetivo. Como caso de estudio se presenta la comunidad con el índice más bajo de pobreza y marginación del estado de Guerrero en México. Los resultados muestran que es posible satisfacer las necesidades de agua, energía y alimentos en comunidades aisladas mediante procesos integrados. Además, es posible obtener soluciones donde se compensan los objetivos evaluados.
