عنوان پایان‌نامه
بررسی شاخص های انرژی و اثرات زیست محیطی تولید نان صنعتی به روش چرخه حیات، مطالعه موردی: کارخانه نان صنعتی سالم استان گیلان
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیزاسیون کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7025;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76144;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7025;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76144
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- سیده فاطمه میرباذل
- استاد راهنما
- علی حاجی احمد
- چکیده
- در این پژوهش به بررسی انرژی مصرفی، انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی، مدل‌سازی و بهینه‌سازی آن‌ها در مراحل مختلف تولید گندم و نان در استان گیلان پرداخته‌شده است. داده‌های موردنیاز مربوط به بخش کشاورزی و صنعتی تولید گندم و نان با استفاده از تکمیل پرسشنامه در مزارع گندم شهرستان های استان گیلان، بایگانی اسناد جهاد کشاورزی، سیلو های نگهداری گندم، بازدید از کارخانه‌های تولید آرد، نان سالم و نانوایی سنگک و مصاحبه با کارشناسان مربوطه به دست آمد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد میانگین کل انرژی نهاده‌ها برابر 15651/27 مگاژول بر هکتار و میانگین کل انرژی ستانده ها برای گندم و کلش آن به ترتیب برابر با 27603/02 و 15570/73 مگاژول بر هکتار می‌باشد. همچنین آفت کش ها با 27 درصد بالاترین سهم مصرف در تولید گندم را بر عهده داشت. کل انرژی مصرفی برای نگهداری ده تن گندم در سیلو، تولید ده تن آرد، تولید ده تن نان فانتزی و ده تن نان سنگک به ترتیب 2296/07، 169653/14، 263299/17 و 468747/28 مگاژول برآورد شد. الکتریسیته و نایلون در سیلو، گندم در کارخانه آرد، حمل‌ونقل در کارخانه نان سالم و آرد در نانوایی سنگک، انرژی برترین نهاده ها بودند. ارزیابی آلاینده‌های زیست‌محیطی در کشت گندم و زنجیره تولید نان با روش CML2 Baseline2000 در نرم افزار SimaPro 8.0.3 محاسبه گردید. نتایج آن نیز حاکی از آن بود که، در کشت این محصول بیش‌ترین بار زیست‌محیطی در اکثر شاخص ها به نهاده آفت کش ها، در سیلو به گندم ورودی، در کارخانه آرد به گندم ورودی (خروجی سیلو)، در کارخانه نان سالم به حمل و نقل و در نانوایی سنگک به آرد اختصاص داشت. مدل سازی عملکرد گندم توسط رگرسیون خطی و تابع تولید کاب داگلاس صورت پذیرفت. بر اساس نتایج، مقدار دوربین- واتسون برای مدل برابر با 2/05 بود که نشان‌دهنده عدم وجود خودهمبستگی در سطح پنج درصد در مدل تخمینی می‌باشد. نرخ بازگشت به مقیاس برای مدل، 1/46 به دست آمد که نشان‌دهنده اثر مثبت افزایش نهاده‌ها در تولید گندم می‌باشد. اثر نهاده های بذر و نیروی کارگری به ترتیب در سطح یک درصد و پنج درصد معنی دار شده و اثر سایر نهاده‌ها بر عملکرد گندم معنی‌دار نشد. نتایج مدل‌سازی عملکرد و انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی در تولید گندم توسط شبکه‌های عصبی مصنوعی نشان داد که ساختارهای 1-8-7 و 10-7-7 می توانند با دقت بالایی به ترتیب عملکرد و شاخص های اثر را پیش بینی نمایند. بهینه‌سازی انرژی مصرفی در تولید گندم نیز با استفاده از روش تحلیل پوششی داده‌ها انجام گرفت و نتایج نشان داد که ذخیره‌سازی انرژی مصرفی در تولید گندم به مقدار 34/77درصد (5442 مگاژول در هر هکتار) بدون کاهش عملکرد امکان‌پذیر می‌باشد. آفت کش ها با حدود 34 درصد بیش‌ترین سهم از انرژی ذخیره‌شده در نهاده‌ها را دارا می‌باشد. علاوه بر این نتایج بیانگر آن بودند که این روش می‌تواند بین 30 تا 43 درصد از مقادیر شاخص های اثر را کاهش دهد. استفاده از روش های کنترل بیولوژیک و مکانیکی آفات و بیماری، استفاده از کودهای زیستی و یکپارچه‌سازی اراضی در کشت گندم به عنوان مهم‌ترین راهکارهای کاهش مصرف انرژی و آلاینده‌های زیست‌محیطی در تولید این محصول پیشنهاد می شود.
- Abstract
- In this research, energy consumption, environmental emissions and their modeling and optimization were investigated for different processes of wheat and bread production in Guilan province. Data related to agricultural and industrial activities of wheat and bread production chain were collected through questionnaire survey from wheat farms of counties of Guilan province, archives of Jihad-e-Agriculture documents, silage for keeping wheat, visit from flour production, Nan-e-Salem factories, Sangak bakery and interviews with experts. The results showed that the total input energy was 15651.27 MJ and total output energy of wheat and straw were calculated as 27603.02 and 15570.73 MJ per hectare, respectively. Also, biocides with 27% had the highest share in consumption in wheat production. Total input energy was calculated as 2296.07, 169653.14, 263299.17 and 468747.28 MJ for retain of 10 tons wheat in silage, production of 10 tons flour, production of 10 tons Fantasy bread and production of 10 tons Sangak bread, respectively. Electricity and nylon in silage, wheat in flour factory, transportation in Nan-e-Salem factory and flour in Sangak bakery were most energy consumer inputs. Assessment of environmental impacts in wheat production and bread production chain was computed by CML2 Baseline2000 method in SimaPro 8.0.3 software package. The results indicated that biocides in major impacts of wheat farms, wheat (farms output) in major impacts of silage, wheat (silage output) in major impacts of flour factory, transportation in major impacts of Nan-e-Salem factory and flour in major impacts of Sangak bakery had the highest effect in environmental pollutions. Wheat yield was modeled by linear regression and Cobb-Douglas function production. Based on results, Durbin-Watson value of model was equal to 2.05 and this number showed that there is not any auto-coloration in significance at 5% level in estimated model. Return to scale rate of model was evaluated as 1.46 which indicated the increasing of inputs had the positive effect on wheat production. The effect of seed and human labor inputs was significant in 1% and 5% level, respectively and the effect of other inputs was not significant in wheat yield. The results of modeling of yield and environmental impacts emissions in wheat production by means of artificial neural networks revealed the 7-8-1 and 7-7-10 structures can predicted the yield and impact categories with high accuracy. Optimization of energy consumption in the wheat production was performed using data envelopment analysis (DEA) and the results showed that 34.77% of energy can be saved without reduced yield (about 5442 MJ per hectare). Biocides with 34% had the greatest share of energy savings among other inputs. Moreover, the results indicated that this method can reduced about 30% to 43% of impacts categories. Applying biological and mechanical control of insects and diseases, use of organic fertilizers and integration of lands in wheat production are the main solution of reduction of energy consumption and environmental emissions in this production. Keywords: Wheat, Bread, Energy consumption, Life cycle assessment, Impact categories, Modeling, Optimization.
