Planificación óptima de un sistema de producción de biocombustibles considerando aspectos económicos y ambientales

Abstract

This paper presents a multiobjective optimization model based on a mathematical programming formulation for the optimal planning of a biorefinery, considering the optimal selection of feedstock, processing technology and a set of products. The multiobjective optimization problem simultaneously considers the profit maximization and the environmental impact minimization. The economic objective function takes into account the availability of bioresources, processing limits and demand of products, as well as the costs of feedstocks, products and routes of processing; while the environmental assessment includes the overall environmental impact measured through the Eco-Indicator 99 based on the life cycle analysis methodology. However, the economic and environmental objectives contradict each info:eu-repo/semantics/other, by means of the proposed methodology it is possible to obtain the Pareto curve that identifies the set of optimal solutions for both objectives. The proposed methodology is applied to a case of study for planning the production of a biorefinery in Mexico. No complications were observed in the numerical solution of the model.

Este trabajo presenta un modelo de optimización multiobjetivo para la planificación de un sistema de conversión de biomasa, específicamente para un sistema de producción de biocombustibles. El problema multiobjetivo considera simultáneamente la maximización de la ganancia neta y la minimización del impacto ambiental global. La función objetivo económica considera la disponibilidad de materia prima, demanda de productos y subproductos, límites de procesamiento para una región específica, así como los costos de materias primas, productos, subproductos y procesamiento, además de los involucrados con el transporte y almacenamiento; mientras que la evaluación de la función objetivo ambiental se realiza a través de la metodología del análisis del ciclo de vida que considera la evaluación del impacto ambiental global por medio del Eco-Indicador 99. Se propone una estrategia de optimización multiobjetivo para identificar la curva Pareto que describe el conjunto de soluciones óptimas desde los puntos de vista económico y ambiental, ya que estos dos objetivos se contraponen entre sí. La metodología propuesta se aplicó a un caso de estudio para la planificación óptima de un sistema de producción de biocombustibles en México. No se observaron complicaciones numéricas en la solución del modelo propuesto.