عنوان پایان‌نامه
ارزیابی چرخه زندگی رب و بهینه سازی تولید محصول گوجه فرنگی با استفاده از بهینه سازی چند هدفه
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیزاسیون کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7261;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79595;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7261;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79595
- تاریخ دفاع
- ۱۰ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- سیدحسن پیشگرکومله
- استاد راهنما
- اسداله اکرم
- چکیده
- کشاورزی، صنایع غذایی، انرژی، اقتصاد و محیط زیست از مباحثی هستند که از دیرباز مورد توجه بودهاند و به دلیل اثرپذیری از یکدیگر نمی توانند به صورت مجزا مورد بررسی قرار گیرند. تحقیق حاضر با رویکردی تلفیقی و با استفاده از ارزیابی چرخه زندگی به بررسی و ارزیابی فرایند تولید محصول رب گوجه فرنگی پرداخت. سه مرحله ی تولید گوجه فرنگی در مزرعه، حمل محصول از مزرعه به کارخانه و تولید رب در کارخانه مورد بررسی قرار گرفت و مرز سامانه شامل تمامی فعالیتهای مربوط به تولید، حمل و نقل و مصرف نهاده های مختلف مورد استفاده در تولید ربگوجه فرنگی بود )از ماده خام اولیه تا تولید رب درب کارخانه(داده های مورد نیاز از یکی از کارخانه های تولید رب در استان البرز و مزارع دو استان البرز و آذربایجان شرقی جمع آوری شد. ارزیابی های انرژی، زیست محیطی و اقتصادی انجام شد و دو واحد عملیاتی کیلوگرم گوجه فرنگی و ربگوجه فرنگی مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نتایج تحلیل انرژی و اقتصادی مقدار شدت انرژی و نسبت فایده به هزینه برای محصول رب گوجه فرنگی به ترتیب برابر با 84 / 34 و 06 / 1 مگاژول بر کیلوگرم رب گوجه فرنگی گزارش شد. مهمترین نهاده های انرژی در مرحله کارخانه رب، گاز طبیعی و الکتریسیته بودند و در مرحله ی کشاورزی نیز الکتریسیته )به منظور تأمین آب آبیاری( و کود نیتروژن نهاده های با بیشترین مصرف انرژی گزارش شدند. گروه اثر تنوع زیستی زمین خاکی به منظور ارزیابی گروه اثر نهایی زیست محیطی تعیین و در سه دیدگاه فردگرایی، پایورسالارگرایی و برابرگرایی برای جهان به ترتیب 38 / 1 ، 19 / 2 و 18 / 7 و برای ایران به ترتیب 04 / 1 ، 93 / 1 و 92 / 6 گونه در سال به ازای هر کیلوگرم رب گوجه فرنگی محاسبه شد. مقایسات دو استان البرز و آذربایجان شرقی و دو سامانه ی آبیاری نشتی و قطرهای نشان داد استان البرز و سامانه ی آبیاری قطرهای به صورت معنی داری از نظر سه شاخص مورد بررسی در وضعیت بهتری قرار دارد. مدلسازی و تعیین توابع هدف با کمک شبکه های عصبی مصنوعی انجام شد و نتایج حکایت از این داشت شبکه های عصبی مصنوعی به خوبی می تواند سه تابع هدف نسبت انرژی، از بین رفتن گونه های زیستی و نسبت فایده به هزینه را مدلسازی نماید. نتایج بهینه یابی فرایند تولید محصول گوجه فرنگی نیز نشان داد الگوریتمهای بهینه یابی ژنتیک و ازدحام ذرات در مقایسه با الگوریتم رقابت استعماری و فاخته توانستند جوابهای مناسبی را به عنوان مجموعه جواب بهینه ارائه دهند. به رهگیری از نتایج الگوریتم ژنتیک می تواند منجر به افزایش حدود 63 و 14 درصدی دو شاخص نسبت انرژی و نسبت فایده به هزینه و کاهش میزان شاخص از بین رفتن گونه های زیستی در حدود 42 درصد شود. تجهیز مزارع به سامانه آبیاری تحت فشار و انجام فعالیت های تشویقی و آموزشی برای کشاورزان به منظور انجام آزمایشهای خاک به صورت هر چند سال یک بار در جهت کاهش مصرف نهاده های آب آبیاری، الکتریسیته و کودهای شیمیایی به عنوان پیشنهادهای اصلی ارائه می شود.
- Abstract
- Agriculture, food industry, energy, economic and environment are the concepts that cannot be surveyed separately (because of their interaction). Present research aimed to study tomato paste production by applying life cycle assessment. Three tomato production, post-harvest transportation and tomato paste production stages were assessed. System boundary included all production, transportation and application operations of inputs in different tomato paste production stages (cradle to tomato paste gate). Data were collected from one paste factory in Alborz province and open-field tomato farms in Alborz and East Azerbaijan provinces. Energy, environment and economic analysis were done and two functional unit of kg tomato and kg paste were used. Results of energy, and economic analysis showed that for production of one kg tomato paste, energy intensity and benefit to cost ratio is 34.84 and 1.06 MJ/kg tomato paste. Natural gas and electicity contributed most to the total energy in factory stage. The highest energy consumption in farm stage belonged to electricity (water extraction) and nitrogen fertilizer. Terrestrial biodiversity in three perspective of individualist, hierarchist and egalitarian for world was calculated 1.38, 2.19 and 7.18 PDF. y/kg tomato paste, respectively and for Iran terrestrial biodiversity was 1.04, 1.93 and 6.92 PDF.y/kg tomato paste, respectively. Comparisons of two provinces and two irrigation systems (drip and seepage) showed that Alborz province and drip irrigation have better energy, environment and economic indices. Modeling of objective functions by applying artificial neural networks showed that artificial neural networks could model energy ratio, terrestrial biodiversity, and benefit to cost ratio well. Results of multi-objective optimization showed that genetic algorithm, particle swarm could produce more precise optimum answers in comparison to imperialist competitive and cuckoo algorithms. Applying genetic algorithm results increases energy intensity and benefit to cost ratio 63% and 14%, respectively and decreases terrestrial biodiversity 42%. Application of modern irrigation systems and provision of training programs on chemical and organic fertilizer use to open-field tomato farmers (soil analysis for farmland N content) are recommended. Keywords: Life cycle assessment, tomato paste, artificial neural networks, multi-objective optimization, genetic algorithm, particle swarm algorithm, imperialist algorithm, cuckoo algorithm
