Ao traduzir o padrão de interconexões entre as cadeias alimentares da natureza em redes industriais, pesquisadores da Texas A&M University delinearam diretrizes para o estabelecimento de comunidades industriais de sucesso. Os pesquisadores disseram que esta orientação pode facilitar o crescimento econômico, reduza as emissões e o desperdício, ao mesmo tempo que garante que as indústrias parceiras possam se recuperar de distúrbios inesperados.

"As indústrias muitas vezes podem se associar para trocar subprodutos e, com o tempo, essas indústrias podem formar comunidades maiores. Embora essas redes pareçam bastante benéficas para todos os parceiros da indústria dentro da comunidade, nem sempre têm sucesso, "disse a Dra. Astrid Layton, professor assistente no Departamento de Engenharia Mecânica 66 da J. Mike Walker. "Tentamos resolver esse problema fornecendo diretrizes de design inspiradas nas cadeias alimentares da natureza para que o sistema como um todo seja ecologicamente correto e economize dinheiro para todos."

Os pesquisadores publicaram seu estudo na revista Recursos, Conservação e Reciclagem .

Uma parte essencial da gestão de qualquer setor é identificar recursos, como matérias-primas, que são economicamente viáveis. Em vez de fazer com que cada setor resolva esses detalhes de forma independente, um parque eco-industrial ou uma rede de indústrias parceiras é uma tendência emergente. Avançar, empresas pertencentes a esses parques trabalham simbioticamente onde, muito parecido com a natureza, indústrias se beneficiam mutuamente. Por exemplo, os resíduos de uma indústria são as matérias-primas de outra - muitas vezes economizando dinheiro para ambos os parceiros.

Quando bem sucedido, a simbiose industrial pode ajudar a reduzir o uso de matéria-prima, custos e emissões gerando retornos financeiros consideráveis. Contudo, também houve casos em que os parques ecoindustriais não funcionaram.

“Quando os parques ecoindustriais começaram a mostrar sucesso, as pessoas perceberam e começaram a tentar formar sua própria comunidade de empresas que trocavam subprodutos, mas esses designs "do zero" podem ser acertados ou errados, "disse Layton." As razões subjacentes podem ser muitas, talvez econômico ou se, por exemplo, uma empresa vai à falência, todo o sistema quebra porque eles estão todos conectados. "

Para combater esse problema, os pesquisadores procuraram fornecer diretrizes sobre a melhor forma de projetar essas comunidades da indústria para alavancar os benefícios da simbiose industrial, evitando as quedas.

Para sua análise, Layton e sua equipe se referiram a cadeias alimentares que são resistentes a distúrbios e produzem o mínimo de resíduos. Essas redes biológicas são compostas por várias cadeias alimentares que ligam predadores e presas. Além disso, a organização das cadeias interconectadas em cadeias alimentares tem sido extensivamente estudada ao longo dos anos usando medidas quantitativas. Das muitas métricas, os pesquisadores estavam especialmente interessados ​​em um chamado aninhamento.

Esta métrica, que varia de 0 a 1, reflete o local onde as conexões estão ocorrendo nas redes. Quando o aninhamento tem valores mais próximos de um, há uma hierarquia nas conexões, em outras palavras, um ator está conectado a todos os outros atores da rede, outro ator está conectado a um subconjunto desses, e assim por diante. Por exemplo, uma estrutura altamente aninhada seria aquela em que certas espécies de abelhas polinizam uma variedade de plantas, enquanto outras abelhas "especializadas" polinizam apenas um pequeno número de plantas dentro desse conjunto muito mais amplo. Alternativamente, estruturas mal aninhadas têm valores próximos de zero e todos os atores da rede podem estar conectados uns aos outros.

Mas, ao contrário das teias alimentares, muitas redes industriais mostraram ter baixo aninhamento. Então, os pesquisadores testaram se o aumento do aninhamento em redes industriais poderia promover o benefício financeiro e a capacidade das indústrias de se recuperarem de distúrbios.

Para seu estudo, Layton e sua equipe incluíram nove setores, incluindo uma planta de fertilizantes, uma planta farmacêutica e uma instalação de tratamento de águas residuais, que poderia participar em cinco tipos de trocas baseadas na água. Próximo, eles criaram 4.000 designs de rede diferentes, dividido em 200 designs em 20 valores de aninhamento diferentes.

Eles descobriram que quando o projeto da rede tinha alto aninhamento, o uso de água doce foi menor e a rede sobreviveu a perturbações imprevistas, o que acabou se traduzindo em mais economia e conservação de recursos. Eles também são encontrados em cenários mais específicos, como quando as indústrias estavam espalhadas geograficamente e os recursos são muito caros, o alto aninhamento nas redes da indústria foi novamente mais vantajoso.

Os pesquisadores observaram que analisaram apenas as trocas de água no estudo atual e seu trabalho futuro abordará outros tipos de trocas de recursos e impactos ambientais. Contudo, eles disseram que o benefício de alto aninhamento em redes industriais era generalizável para outras bolsas também.

“A água é o pior cenário em comparação com outros produtos de troca em termos de custos de infraestrutura, "disse Layton." Nossos resultados identificaram situações em que o aninhamento alto é uma vantagem, que pode então orientar o design da rede. Este trabalho apoiará o sucesso de uma perspectiva econômica e de resiliência. "