درس های طبیعت: ایجاد آینده ای سبزتر برای تولید

تولید برای شیوه زندگی ما حیاتی است. بدون آن، ما لوازم، غذا، پوشاک، وسایل الکترونیکی و سایر چیزهایی که هر روز استفاده می کنیم را نخواهیم داشت. با این حال، تولید زباله هایی را نیز تولید می کند که اغلب به محل های دفن زباله یا اقیانوس ها ختم می شود.

نگاهی به اکوسیستم های طبیعی دیدگاه متفاوتی را در مورد این معمای ارائه می دهد. زباله در طبیعت بسیار کم است. به عنوان مثال، برخی از باکتری ها و قارچ ها مواد آلی مرده را تجزیه می کنند و مواد مغذی را مجدداً به خاک وارد می کنند تا گیاهان هنگام رشد از آنها استفاده کنند.

این الهام بخش سوال است – چه می‌شود اگر زباله‌های یک تولیدکننده بتواند گنج دیگری باشد؟

شرکت ها می توانند در هزینه های دفع زباله و تامین مواد خام صرفه جویی کنند. سیاره ما همچنین با دور نگه داشتن مواد با ارزش بالقوه از محل های دفن زباله سود خواهد برد.

به عنوان مثال، بسیاری از شرکت ها برای فرآیندهای تولید خود به آب بکر یا آشامیدنی نیاز ندارند. بنابراین، به جای دور ریختن آب مصرفی، شرکت دیگری می تواند از آن آب برای عملیات خود استفاده کند. این مفهوم به اشتراک گذاری منابع و تبادل زباله از طریق مشارکت های سودمند متقابل، همزیستی صنعتی نامیده می شود.

ترتیبات همزیستی صنعتی به شرکت های واقع در نزدیکی یکدیگر اجازه می دهد تا به راحتی منابع را به دلیل نزدیکی خود به اشتراک بگذارند. به عنوان مثال، هزینه های حمل و نقل مواد بین مشاغل مختلف اگر نزدیک به یکدیگر باشند احتمالاً کمتر خواهد بود.

همزیستی صنعتی در حال حاضر در برخی از نقاط جهان استفاده می شود. را همزیستی صنعتی Kalundborg در دانمارک نمونه معروف این رویکرد است. در طول 50 سال گذشته، مشارکت های Kalundborg از طریق افزایش آگاهی از مزایای اقتصادی و زیست محیطی خود به طور ارگانیک رشد کرده است. در حال حاضر، 17 کسب و کار شریک بیش از 30 نوع مختلف از موادمانند ضایعات آب، ماسه و اتانول. طبق گزارش ها، تا سال 2020، همزیستی 4 میلیارد لیتر آب زیرزمینی را ذخیره کرده است. این مشارکت به قدری ضایعات را کاهش داد که عرضه انرژی محلی تبدیل شده است کربن خنثی.

با این حال، همه تلاش ها برای همزیستی صنعتی به این اندازه موفق نبوده اند. چالش های متعددی برای رشد این پروژه ها وجود دارد. اینها شامل آگاهی و شناسایی جریان های تبادل زباله سازگار، مذاکرات قرارداد بین شرکت ها و عدم آگاهی از آنچه که ترتیبات را موفق می کند، می باشد. به همین دلیل به آن پیوستم تولید در تحقیق اقتصاد دایره ای تیمی در NIST به عنوان یک محقق فوق دکترا برای درک اینکه چه چیزی باعث موفقیت این شبکه ها می شود و چگونه می توانیم موفقیت آنها را اندازه گیری کنیم.

استانداردهای مهندسی برای همزیستی صنعتی

مشارکت های همزیستی صنعتی، مانند آنچه در مثال Kalundborg برجسته شده است، در یک استاندارد بین المللی جدید به عنوان یک گام مهم در چرخش بیشتر اقتصاد ما اکنون بیش از هر زمان دیگری، مهم است که معیارها و روش‌های ارزیابی را برای درک سلامت و دوام این نوع مشارکت‌ها توسعه دهیم.

شرکت‌های علاقه‌مند به همزیستی صنعتی می‌خواهند بدانند که چه سودی برای آنها خواهد داشت و آیا این تلاش ارزش زمان و سرمایه‌گذاری مالی آنها را دارد یا خیر. به‌علاوه، اگر یک کسب‌وکار بتواند با استفاده از یکی از این مشارکت‌ها ضایعات را منحرف کند و یک دولت محلی بخواهد با معافیت مالیاتی به آن پاداش دهد، آن دولت می‌خواهد بداند که شرکت به اهداف پایداری اعلام‌شده خود دست می‌یابد.

اما قبل از ایجاد یک استاندارد، باید مشکل را بررسی کنیم. تیم ما آنجاست – همراه با سایر محققان – وارد می شود

من اخیراً نمونه‌های مختلفی از پروژه‌های همزیستی صنعتی در دنیای واقعی را مطالعه کردم – هم تلاش‌های جدیدتر و هم تثبیت‌شده‌تر. هدف من این بود که ببینم چه چیزهایی می توانم در مورد آنچه باعث موفقیت چنین پروژه ای می شود بیاموزم. مقایسه این برنامه ها به سازمان هایی که آنها را اداره می کنند این امکان را می دهد که از بهترین شیوه ها و تجربیات دیگران بیاموزند.

کار ما اخیراً در نشریه منتشر شده است مجله تولید پاکتر، که هفت عامل موثر بر موفقیت این ترتیبات را مورد بحث قرار داد.

برای مثال، پروژه‌های همزیستی صنعتی موفق و بلندمدت نسبت به مشارکت‌های جدیدتر، به میزان قابل توجهی از مواد بیشتری استفاده می‌کنند. تعجب آور نیست که هر چه شرکت ها از این ترتیبات بیشتر سود ببرند، احتمال ماندن در طولانی مدت در آن ها بیشتر است و این برای پایداری بهتر است.

علاوه بر این، ما انسجام شبکه‌ها را مطالعه کردیم، به‌ویژه اینکه چقدر پیوندهای آنها با یکدیگر تنگ یا سست است. فرض کنید یک پروژه همزیستی صنعتی در منطقه ای با یک تامین کننده منابع و سه شرکت مصرف کننده وجود دارد که تامین کننده مواد را به آنها می فروشد. اگر آن یک شرکت تامین کننده شراکت را ترک کند، سه شرکت مصرف کننده نیز ممکن است ترک کنند زیرا هیچ رابطه ای با یکدیگر ندارند و دلیلی برای همکاری ندارند.

در مقابل، شبکه‌های همزیستی صنعتی بالغ‌تر، سازمان‌های مرتبط‌تری با مشارکت‌های مختلف در میان یکدیگر داشتند. جدیدترها شراکت کمتر و روابط سست تری داشتند.

تحقیقات ما نشان داد که می‌توانیم ویژگی‌های شرکت‌هایی را مطالعه کنیم که همزیستی صنعتی را بدون نیاز به دسترسی به اطلاعات حساس و اختصاصی شرکت موفق می‌کنند. این بدان معناست که شرکت‌ها می‌توانند آزادانه در تحقیقات آینده مانند ما شرکت کنند – که در نهایت امیدواریم به چرخش بیشتر اقتصاد ما کمک کند – بدون به خطر انداختن تجارت خود.

تبدیل شدن به یک محقق پایداری

پایداری و تاب‌آوری پیچیده و چندوجهی است و تحقیق در مورد این موضوعات نیز همین‌طور است. این فقط علم نیست، بلکه ریاضی، اقتصاد و حتی کمی جامعه شناسی نیز هست. تحقیقات پایداری به من این فرصت را می دهد تا از کنجکاوی خود برای ریاضیات استفاده کنم و آن را برای مقابله با چالش های پیچیده و دنیای واقعی به کار ببرم.

در طول تحصیلاتم در مقطع کارشناسی، کارآموزی را در جورجیا تک گذراندم و روی تکنیک‌های ساخت پیل‌های سوختی هیدروژنی کار کردم. این تجربه بیشتر به من انگیزه داد تا تحقیقات فارغ التحصیلی در زمینه پایداری و تغییرات آب و هوایی را دنبال کنم.

من همچنین از ماهیت بسیار مشارکتی این تحقیق لذت می برم. این امر به دلیل وابستگی متقابل بین حوزه‌های مختلف محیطی که توسط انسان ایجاد شده است، مانند تولید، انرژی و زنجیره‌های تامین، یک ضرورت است.

در واقع، نقطه ورود من به تحقیقات همزیستی صنعتی از طریق یک پروژه مشارکتی بود! در این پروژه، من و یکی از همکارانم یک رویکرد بدیع به مشارکت های همزیستی صنعتی که مصرف و هزینه های عملیاتی کسب و کار را کاهش می دهد.

از زمانی که به عنوان یک محقق فوق دکترا به NIST وارد شدم، در نقش های خدماتی و رهبری در جامعه تحقیقاتی پایداری و انعطاف پذیری شرکت کردم. امسال، من سازماندهی میزگردی را با متخصصان برجسته در زمینه‌های اقتصاد دایره‌ای و تولید پایدار در کنفرانس علم و مهندسی ساخت انجمن مهندسین مکانیک آمریکا در سال 2024 رهبری کردم.

نکته مهم از آن بحث، اهمیت استفاده از تجزیه و تحلیل پایداری در مراحل اولیه یک پروژه مهندسی بود، بنابراین ما می‌توانیم تأثیرات محیطی تصویر بزرگ‌تر تصمیم‌های به ظاهر کوچک، مانند انتخاب مواد برای یک محصول را بهتر درک کنیم.

نگاهی به آینده به سوی یک آینده همزیستی صنعتی

فرصت های کار با گروه متنوعی از پزشکان و محققین به من انگیزه می دهد تا به یادگیری و پیشرفت در این زمینه ادامه دهم. امیدوارم بتوانم به کار در زمینه تحقیقات و اجرای پایداری زیرساخت ها و انعطاف پذیری ادامه دهم.

من امیدوارم که مطالعه ما و مطالعات آینده مانند آن به اثبات علمی آنچه باعث موفقیت گروه های همزیستی صنعتی می شود کمک کند. در درازمدت، این می‌تواند منجر به استانداردهایی شود که به شرکت‌ها امکان می‌دهد بفهمند کجا سرمایه‌گذاری کنند تا کسب‌وکار خود را پیش ببرند و پایداری را برای همه ارتقا دهند.

چرخش بیشتر اقتصاد ما یک چالش بزرگ و پیچیده است. اما این هیجان انگیز است که به طبیعت برای الهام گرفتن در مورد اینکه چگونه می توانیم مواد را به طور نامحدود در استفاده نگه داریم، هیجان انگیز است – به نفع مردم و کره زمین است.