Em dois novos jornais, engenheiros civis exploram como tomar decisões usando sistemas sociais quantificáveis, diretrizes econômicas e ambientais.

É chamado de algoritmo otimizado baseado em sustentabilidade. É projetado para ajudar os administradores de terras, planejadores de cidades, engenheiros e legisladores tomam decisões sobre projetos de engenharia civil. Nova ponte? Ponte velha que precisa de novos reparos? Que tal o telhado da escola ou o desenvolvimento da orla? Todo projeto tem economia, fatores ambientais e sociais a serem considerados.

"É uma tomada de decisão baseada em dados - ajuda-nos a colocar uma série de aspectos diferentes de um projeto para que possamos tomar decisões coletivamente mais informadas, "disse Brian Barkdoll, professor de engenharia civil e ambiental na Michigan Technological University. "Podemos discutir sobre como atribuir um número a isso, mas existem maneiras, e uma vez que há um número, pode ser comparado. É uma questão de transparência nas decisões. "

Barkdoll trabalhou com Hossein Tavakoli, Ph.D. candidato em engenharia civil e ambiental na Michigan Tech, para traçar um algoritmo de otimização baseado em sustentabilidade. O algoritmo e um estudo de caso de biocombustíveis à base de algas são o foco de seu artigo publicado no Jornal Internacional de Ciência e Tecnologia Ambiental .

"Tudo se resume a que precisamos nos preocupar, "Barkdoll disse, acrescentando que em um segundo artigo - publicado na River Research and Applications - sua equipe mergulhou profundamente em um exemplo específico em que a tomada de decisões é difícil:a elevação do nível do mar. "Sabemos que as cidades costeiras correm o risco de inundações, e também é surpreendente como isso afeta rios e pontes rio acima. "

Da energia à água e à comida, projetos de engenharia civil têm grande impacto sobre os recursos naturais. Barkdoll espera que os engenheiros possam enfrentar o desafio para ajudar a tornar as decisões mais claras, se não for mais fácil:"Engenheiros e pesquisadores obtêm informações e fazem sugestões. Não tomamos as decisões, mas se pudermos apresentar ideias que ajudem os tomadores de decisão a tomar melhores decisões, então devemos fazer isso. "

Sustentabilidade Algorítmica

Para Barkdoll, a parte mais difícil não são os números, embora ele diga que há muitas nuances e espaço para melhorias. Em vez de, o desafio é uma mudança fundamental na maneira como os engenheiros consideram os projetos.

Tipicamente, segurança e custo são as maiores prioridades para projetos de engenharia civil. O que Barkdoll tece no algoritmo de otimização baseado em sustentabilidade é considerar os custos de um projeto ao longo da vida.

"Como engenheiros, nós fornecemos uma série de opções e ainda podemos fornecer o que as pessoas pensam que querem - a opção mais barata e segura - e apresentar alternativas que consideram não apenas o custo inicial, mas o custo de um projeto ao longo de sua vida e os custos que são externalizados, "Barkdoll disse.

Um exemplo comum que ele aponta são os estacionamentos:parece fácil cobrir uma vaga e deixá-la como está, mas depois de contabilizar os custos de manutenção, escoamento e risco de inundação, emissões de carbono, então, as calhas padrão e asfalto parecem menos atraentes pelos números em comparação com a construção de um jardim de chuva, trincheiras de infiltração e lagoas de bioretenção.

A ideia é atraente e, como engenheiro, Barkdoll queria garantir que o algoritmo realmente funcionasse. Então, ele e Tavakoli examinaram atentamente os biocombustíveis feitos de algas.

Estudo de caso:biocombustíveis de algas

Ao usar um algoritmo de otimização baseado em sustentabilidade, a chave é olhar para todo o ciclo de vida de um projeto ou processo em termos técnicos, fatores ambientais e sociais.

"Os resultados deste algoritmo mostram como considerar todos os aspectos da sustentabilidade juntos pode não ser necessariamente o mesmo que uma decisão tomada com base em qualquer um desses três critérios individualmente, "Disse Tavakoli." Por exemplo, se o estudo for em uma região com escassez de água, a taxa de consumo de água pode ser considerada o fator mais importante. Ou, se o estudo for em uma região com alta poluição do ar, as emissões de poluentes atmosféricos poderiam ser consideradas mais importantes. "

No caso de biocombustíveis de algas, a melhor resposta varia de acordo com a localização, fonte das algas, economia e muitos outros fatores ponderados. Tomar uma decisão usando o algoritmo é o equivalente da engenharia civil à medicina personalizada - assim como a genética de uma pessoa, hábitos e medicamentos fazem a diferença, o mesmo acontece com as nuances de um projeto de energia.

Estudo de caso:pontes e aumento do nível do mar

Ampliando a partir de um único projeto, algoritmos de otimização baseados em sustentabilidade podem ajudar os tomadores de decisão a quebrar a complexidade de problemas perversos como as mudanças climáticas.

Em seu artigo River Research and Applications, A equipe de Barkdoll se concentra no lado técnico da elevação do nível do mar. Além dos impactos costeiros, rios e riachos também fluiriam com a elevação dos mares. Notavelmente, como a equipe descobriu, isso afeta a quantidade de sedimentos que os rios carregam, que afeta a pesca, controle de inundação, erosão da margem e lavagem da ponte. Os oceanos sobem, rios enchem, e a corrida para baixo diminui - então menos sedimentos podem se mover rio abaixo.

Embora isso possa ser útil em alguns casos, como lidar com menos sedimentos acumulando contra barragens, as mudanças também podem tornar alguns processos imprevisíveis. A limpeza de pontes é importante e rios mais cheios com a elevação dos mares podem destruir as bases de uma infraestrutura já enfraquecida.

"É aqui que a tomada de decisões é importante, "Barkdoll disse." Esses dois documentos podem ajudar a usar um processo de tomada de decisão mais amplo para tomar decisões sobre bacias hidrográficas, rios, o que construímos com eles e o que não, se precisamos ou não de diques mais altos. "

É um processo que pode ser aplicado de forma ainda mais ampla. Os estudos futuros de Barkdoll analisam outros desafios ambientais e de engenharia civil, como tratamento de água, distribuição e armazenamento de água usando algoritmos de otimização baseados em sustentabilidade. No fim do dia, os dados são grandes, o impacto é grande, as decisões são monumentais - e Barkdoll quer que os engenheiros ajudem.