The population growth and the current lifestyle have driven the increase of the demand of food, goods and services producing great development for the industrial, agricultural and energy sectors to supply the requirements. The environmental impact that these activities have caused includes from over-exploitation of resources to major pollution problems (discharges of effluents to watersheds and soil, greenhouse emissions, etc.) which have enormously affected and degraded ecosystems. For this reason, the interest in designing and operating sustainable industrial processes has opened a wide panorama to implement methodologies that simultaneously consider economic and environmental objectives, as well as to combine remediation techniques with the propose of mitigating the environment impact. However, establishing and analyzing industrial systems as part of a macro-system can be useful to understand how its activity impact in other sectors, and how their interconnections between them limit the production efficiency. This research project proposes a mathematical optimization model to analyze the energy-food-environmental nexus with the objective of design a complex industrial system quantifying the environmental and economic impact to approximate these systems to sustainability to define the optimal location, efficient supply chain where this generated knowledge can be used as a powerful tool for decision makers in matter of proposal or improvement of new projects in this area.
El crecimiento poblacional y el actual estilo de vida han impulsado el incremento de la demanda de alimento, bienes y servicios provocando gran desarrollo en los sectores industrial, agrícola y energético para poder ajustarse a la demanda. El impacto ambiental que estas actividades han ocasionado va desde la sobreexplotación de los recursos hasta los grandes problemas de contaminación (descargas de efluentes con gran concentración de agentes contaminantes a cuencas hidrológicas y suelo, emisión de gases de efecto invernadero, etc.) que han afectado y degradado a los ecosistemas irreversiblemente. El interés por diseñar y operar procesos industriales sustentables ha abierto un gran panorama para poner en práctica metodologías que consideren simultáneamente aspectos económicos, ambientales y sociales. En ese sentido, el diseño eficiente de un proceso industrial tiene que estar fundamentado por un análisis riguroso en el que se consideren todas las etapas de la cadena de suministro que conforman este nexo productivo, en cuyo análisis se establezcan las interconexiones que delimitan la operación y producción a lo largo de todas las etapas. Por lo tanto en la presente tesis se propone dos estrategias basadas en modelos de optimización matemática para el análisis en la operación de sectores que operen en base al nexo Energía-Alimentos-Medio ambiente con el objetivo de diseñar sistemas industriales complejos cuantificando el impacto ambiental y económico, establecer la localización óptima, operación eficiente de la cadena de suministro y generar conocimiento que permita brindar una herramienta sistemática y confiable para organizaciones gubernamentales y particulares que toman decisiones en términos de mejoras o propuesta de nuevos proyectos de esta índole.
