طراحی سامانه هوشمند جمع آوری و انتقال پسماند تر به مراکز فرآوری کشاورزی با رویکرد کاهش هزینه ها و افزایش بازده تولید کود

مدیریت کارآمد پسماند تر شهری به ویژه در مناطق دارای ظرفیت بالای تولید ضایعات آلی، از چالش های مهم در حوزه کشاورزی پایدار و توسعه شهری محسوب می شود. هدف این پژوهش، طراحی و ارزیابی یک سامانه هوشمند جمع آوری و انتقال پسماند تر به مراکز فرآوری کشاورزی است که با استفاده از فناوری های نوین، هزینه های عملیاتی را کاهش داده و بازده تولید کود آلی را افزایش می دهد. در این طرح، رویکردی یکپارچه مبتنی بر اینترنت اشیاء (IoT)، الگوریتم های بهینه سازی مسیر و برنامه ریزی ناوگان حمل، و ارتباط برخط بین مراکز تولید پسماند و واحدهای فرآوری به کار گرفته شد.مطالعه ابتدا با شناسایی منابع اصلی تولید پسماند تر (رستوران ها، بازارهای میوه و تره بار، کارخانجات صنایع غذایی و مناطق مسکونی پر تراکم) آغاز شد. داده های وزنی و حجمی پسماندها به کمک حسگرهای دیجیتال و ترازوهای متصل به شبکه جمع آوری گردید. سپس با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی کلونی مورچگان و ژنتیک، کوتاه ترین و کم هزینه ترین مسیرها برای ناوگان جمع آوری طراحی شد. نتایج مدل سازی نشان داد که استفاده از این الگوریتم ها توانست میانگین مسافت پیموده شده روزانه را تا ۲۴ درصد و مصرف سوخت را تا ۱۸ درصد کاهش دهد.در گام بعدی، پسماندها به مراکز فرآوری کشاورزی منتقل شدند که به تاسیسات کمپوست سازی و هضم بی هوازی مجهز بودند. بر اساس برنامه ریزی هوشمند ورودی، ترکیب پسماند در لحظه ورود با سایر ضایعات کشاورزی تنظیم شد تا نسبت کربن به نیتروژن (C/N) در محدوده بهینه ۲۰ تا ۲۵ باقی بماند. پایش برخط دما، رطوبت و pH در فرآیند کمپوست سازی نشان داد که استفاده از ورودی هماهنگ و متعادل باعث کاهش ۱۵ درصدی زمان رسیدن به بلوغ کمپوست و افزایش میانگین شاخص جوانه زنی بذرها به بیش از ۹۰ درصد شد.تحلیل اقتصادی سامانه حاکی از آن بود که با کاهش هزینه های جمع آوری، سوخت و نیروی انسانی، دوره بازگشت سرمایه برای تجهیزات و نرم افزارهای مورد استفاده کمتر از ۱۸ ماه بود. همچنین ارتقاء کیفیت کمپوست تولیدی باعث افزایش تقاضا در بازار و ایجاد جریان درآمدی پایدار گردید.از منظر زیست محیطی، این سامانه توانست علاوه بر کاهش حجم پسماند دفنی و پیشگیری از تولید گازهای گلخانه ای ناشی از تجزیه بی هوازی در محل های دفن، به بهبود چرخه مواد مغذی در خاک های کشاورزی کمک نماید. بررسی چرخه حیات (LCA) نشان داد که طراحی و اجرای این سامانه باعث کاهش معادل ۱.۸ تن دی اکسید کربن در هر تن پسماند تر فرآوری شده شده است.این پژوهش ثابت کرد که بهره گیری از فناوری های نوین و الگوریتم های هوشمند در مدیریت پسماند تر شهری می تواند ضمن کاهش محسوس هزینه های لجستیک و فرآوری، کیفیت و بازده تولید کود آلی را ارتقاء دهد. الگوی ارائه شده قابلیت بومی سازی در شهرهای متوسط و بزرگ کشور را دارد و می تواند به عنوان یک مدل عملیاتی برای تلفیق مدیریت شهری، صنعت بازیافت و بخش کشاورزی پایدار به کار گرفته شود. پیشنهاد می شود در مطالعات آینده، عوامل اجتماعی–فرهنگی موثر بر پذیرش این سامانه از سوی ذینفعان ارزیابی گردد و استفاده از فناوری های مکمل مانند سامانه های مبتنی بر هوش مصنوعی برای پیش بینی تولید روزانه پسماند به آن افزوده شود.

کلیدواژه ها:

مدیریت پسماند تر ، سامانه هوشمند جمع آوری ، اینترنت اشیاء (IoT) ، بهینه سازی مسیر حمل ، کمپوست سازی ، کاهش هزینه عملیاتی ، بازده تولید کود ، کشاورزی پایدار