工业共生及农业系统:主题、链接和关系
Manal公共澡堂
丹妮拉脊柱
玛丽亚Raimondo1,
朱塞佩•迪维塔
拉斐尔Zanchini
盖太诺Chinnici
约瑟夫•托斯
马里奥·D中保- 1农业部、食品和环境中,卡塔尼亚大学意大利卡塔尼亚
- 2农业、森林和食品科学,都灵大学意大利都灵
- 3大学农业经济学、科维布达佩斯,匈牙利布达佩斯
- 4学院经济学Socio-Human科学和工程、智慧匈牙利特兰西瓦尼亚大学任,罗马尼亚
工业共生是一种eco-innovative系统概念是基于循环经济和工业生态学思想。这个过程包括材料的运动,能量,和技能在企业位于生态工业园,并努力提供经济、环境和社会参与各方的竞争优势。农产品系统创建了一个考虑到大量沿着供应链的副产品,它是一个部门中有巨大的潜在物质和能量回收系统和适合生态工业园。目前的研究文献综述,旨在评估利息迄今表现出科学研究在农产品行业工业共生的主题和突出的主要分析技术用于这一主题。使用多重对应分析的模式,进行内容分析的主题研究的现象出现。结果表明,主题领域无关,有些远离对方。分析案例研究表明,作者忽略了利益相关者之间的沟通和协作的元素,而不是专注于潜在的使用一些工具和方法。此外,它被假定供应链中的信息隐藏可以防止工业共生过程被执行。这个研究表明建立利益相关者之间的沟通和合作平台的必要性,这将促进引入新的技术和工具的发展循环生产系统。
1。介绍
现有的全球食品体系的影响当地的生态系统造成了威胁(威利•et al ., 2019)。目前发达国家的农业生产实践是伴随着工业化和集约农业,以市场为导向的生产和高水和能源使用(Senauer Venturini, 2005)。
由于正在进行的土地利用的变化,在有限公司2排放、能源和水的消耗,在化学污染,持续增长的数量和质量的输出需要维持一个适当的水平的营养有不利影响(Di维塔et al ., 2017;威利•et al ., 2019)。
作为食品生产领域已经达到了最大容量(杜布瓦,2011),创新的种植、生产和消费的方法,包括一个激进的转换系统是必需的(埃雷罗et al ., 2020)。
食品生产和加工实践的转变有潜力成为一个强大的本地和全球的司机过渡到可持续发展威利•et al ., 2019)。
在这方面,政府、企业、研究机构和非政府组织(ngo)正在探索新的方法来重用的产品,他们的组件,废弃物通过采用闭环系统旨在改善经济和环境可持续发展托普et al ., 2017;Duque-Acevedo et al ., 2020)。
循环经济的概念(CE)被视为eco-innovation的指导原则(公共澡堂et al ., 2021,2022年),旨在实现“社会和经济,其原材料用于创建新产品和使用。
然而,CE被视为一个“伞概念”(2017年Blomsma和布伦南),包括各种各样的现象,促进闭环系统(Prieto-Sandoval et al ., 2018),比如工业生态学(IE),工业生态系统和工业共生(是),自然资本主义,生命周期,蓝色经济、生物仿生,再生设计(Prieto-Sandoval et al ., 2018;Sehnem et al ., 2019;Unay-Gailhard Bojnec, 2019)。
虽然被认为是恢复系统,循环经济相关的想法被视为预防系统,需要努力减少能源和物质损失和/或优化他们内部系统(Borrello et al ., 2020;大键琴et al ., 2020;阿勒萨尼和安2021;Atanasovska et al ., 2022)。
CE的发展不会想象没有IE理念和技术(萨维德拉et al ., 2018),特别是使用工业共生过程(Herczeg et al ., 2018)。
事实上,鼓励发展循环经济工业共生的概念(是),这是一个eco-innovative系统方法,涉及转让等资源,能源、水、副产品,技能和能力不同行业传统之间产生竞争优势为所有相关领土演员(有理,2000;Graedel和艾伦比,2003年;哈勒et al ., 2022)。
共生过程的发展通过系统不同工业企业之间的合作和协同效应,通过各种资源交换机制以及在当地规模支持过渡到一个循环经济(伊伯特,2017;Kalmykova et al ., 2018;Kerdlap et al ., 2019),所以,一个企业的浪费和/或副产品可以成为另一个的输入(Mulrow et al ., 2017)。
废物生产者之间的距离和潜在消费者实际上是最重要的一个经济因素应该考虑当评估共生的生存能力(马奇et al ., 2017;Aschemann-Witzel Stangherlin, 2021)。然而,如果运输成本是相同的,不仅仅是采购原材料的成本,循环系统不能功能。
尽管其复杂性,已经应用在农业、水产养殖、畜牧(杜蒙et al . 2013;Alfaro和米勒,2014)。
工业共生过程的应用农产品供应链的系统性变化了一个重要的发展机遇食物系统的各个组件,如技术、基础设施、技能和知识(Abson et al ., 2017;帕克和Svantemark, 2019年;埃雷罗et al ., 2020;Poponi et al ., 2022;Stillitano et al ., 2022),以及创造的经济主体之间的相互作用在一个区(诺瓦克et al ., 2015;Unay-Gailhard Bojnec, 2016)。
符合这一点,工业共生便利工具,使用信息和通信技术,以及网络优化技术,创建了发现协同工业过程和企业之间的联系(格兰特et al ., 2010;Boix et al ., 2015;Kastner et al ., 2015;Fraccascia et al ., 2016;范Capelleveen et al ., 2018;杨et al ., 2019;Raimbault et al ., 2020)。
这是第一个研究问题进行了文献综述,主要研究对象与农产品领域的工业共生的理念。本综述的目的是提供一个基线的发展策略,将导致创建更多的环境,经济和社会可持续发展的工业技术和过程。
这项工作地址以下研究问题:
(RQ1)的主题和主要关系是新兴的工业共生和农业系统之间的联系?
(RQ2)这些系统之间真正的关系存在吗?
使用文本挖掘的内容分析进行WordStat计划和“bibliometrix”R包促进定性数据的合成。这个计算机辅助合成的文献就使得人们有可能鉴别的主要研究主题的文章,以及他们的相互关系,获得一个全面的参考框架的解释与研究的现象。
在数据分析的基础上,作者又发展出了一套研究的建议,可能会在将来的研究中进一步探讨。因此他们提出的一系列建议对于研究人员和政策制定者促进共生交换,和确定当前可用的工具在工业共生情况下,使所有利益相关者可以识别这种商业模式的实实在在的利益和经济参与促进其实现。
剩下的论文结构如下:部分农业生态共生的策略提供了一个评估文献农业生态共生的策略。方法和结果分析了部分描述方法和结果。结果的影响进行了部分讨论和提供了进一步研究的建议。最后一节提供了结论。
2。农业生态共生的策略
2.1。工业生态学
工业生态学(IE)是一个研究和实践学科,出现在1990年代,其重点是建立和管理一个闭环的工业环境(萨维德拉et al ., 2018;Baldassarre et al ., 2019;阿勒萨尼和安2021)。
它探讨了产业系统与自然环境之间存在的关系(加纳和Keoleian, 1995),以实现经济、社会和环境的和谐Trokanas et al ., 2014),并提出了一个更有效的管理方法和应用解决方案公司(物质和能量流动的Simboli et al ., 2015)。
工业生态系统被描述Frosch和Gallopolus (1989)作为一个系统,“优化能源和材料的消耗,一个过程的废水作为原料为另一个过程。“事实上,他们推测,一个工业系统可以通过看学习效率自然生态系统的物质和能量运动(Frosch和Gallopolus, 1989年)。
几年后,在1995年,Graedel和艾伦比(1995)首先描述EI作为一种机制,可以用来实现一个经济,文化和技术扩张,同时保护环境的承载能力。
其目标不仅包括能源和材料消耗的优化,同时也减少浪费和造成污染的自然环境,通过废物和工业副产品的变换到其他进程的输入(Trokanas et al ., 2014;比尤利,2015)。
具体地说,IE的概念包括五个要素:去物质作用;长期政策对齐;建立工业生态系统;工业代谢,这被定义为一个线性经济系统的变换成一个集成的工业生态系统(Frosch和Gallopolus, 1989年;Prendeville et al ., 2018),即。,an analysis of the flow of materials and energy that spans the entire life cycle of a particular product; and balancing inputs and outputs.
IE-based解决方案的主要应用在农业领域包括动物和蔬菜废弃物和副产品(米拉贝拉et al ., 2014;Simboli et al ., 2015)。
即概念和工具可能在多个层面功能,包括农场、本地、地区和supra-regional水平(图1),减少环境影响的目标在每一步的生产和消费。许多这些技术专注于“关闭循环”的材料流和依靠复苏和回收(Despeisse et al ., 2012);其他包括产品和过程设计和技术、组织和管理策略,和政府活动(Frosch和Gallopolus, 1989年;艾伦比1996;艾尔斯艾尔斯,1996年;Erkman 1997)。
图1。工业生态结构。来源:有理(2000)。
在公司间水平、工业共生的过程,促进不同组织之间的协同进化网络(有理,2000)和材料的物理交换的效率和资源,包括能源、水、和副产品,在当地和区域工业生态系统(有理,2007;李,2018)。
2.2。食品工业共生
工业共生(是)是工业生态系统的发展想法,就诊和Gallopoulos最初在1989年推出。它坚持工业生态学的概念,也就是说,促进发展可持续的方法来提高生产周期效率,减少不可再生资源的使用(Pagotto Halog, 2016)。
因此,它能够识别商业机会(Mantese阿马拉尔,2018年),利用协同交易所等资源的水、能源、材料流动,残留物,浪费,和未充分利用的副产品(有理,2000;Lombardi Laybourn, 2012)演员之间的共存公司(有理et al ., 2004;狼et al ., 2007;Simboli et al ., 2015;De旧金山et al ., 2018;Mantese阿马拉尔,2018年;Yenipazarli 2019)。
执行一个项目可以有多个积极作用,不仅从环境的角度来看,也是社会和经济(七巧板et al ., 2020)。相关的环境效益主要是减少废物处理流程和方法所带来的影响,以及维珍的提取和进口原材料,导致温室气体排放量,自然资源的消耗和浪费,否则最终在垃圾填埋场和焚烧厂。
这些影响,可核查的几家的水平,证明开发协同不仅是一个交换或资源池,还一个新值生成过程涉及的各方。因此,全球价值通过这种协同作用将产生比单独组织工作提供的值(劳,1997)。
优点是由于社会发展的新的就业剩菜和副产品的处理,以及劳动力资源的维持价格通过降低原材料价格。
除了社会和环境优势,一个是项目还导致经济收益,由于减少了原材料和废物处理的成本。
资源共享可能发生在三个方面:副产品交换、服务/基础设施共享,或共享服务采购(艾伦菲尔德和Gertler, 1997;Mirata Emtairah, 2005;有理,2007)。
重用只是副产品工业材料的交换两个或两个以上的企业之间流动,任何剩余材料从一个操作是用来替代原材料或其他商品(Walmsley et al ., 2019)。服务/基础设施共享指的是基本的共同管理和使用资源,包括水,电,和污水。同样,包括协调协作供应服务,比如共享交通安排,食物供应和其他要求由邻近的公司和行业(共享有理,2007)。
然而,这应该包括历史上不同领域的参与和互动,如果目标是开发一个集成的和集体战略交换资源流动,创造竞争优势,最大化资源效率(有理,2000)。
有理(2007),为了区分工业共生和其他类型的交流,认为是“3 - 2启发式,”识别复杂的关系中,至少有三个不同的实体应参与交换的至少两种不同的资源,其中没有一个应该从事回收。
此外,工业共生的特点之一是能力考虑不同类型的产业,不仅包括农场,而且他们的上游和下游合作伙伴(Fernandez-Mena et al ., 2016),使他们明确特定的输入需求和供应能力。这些系统的另一个好处是他们的能力来处理各种各样的可转换材料、化学物质和能量通量。可以设计局部有效的回收周期通过分析如何以及在多大程度上这些处理各种资源,创建,和改变代理集群(Fernandez-Mena et al ., 2016)。
公司可能采用内部策略,从一个生产过程,浪费是用来取代原始原料输入在其他公司内生产过程,或外部策略,即浪费发送给其他公司,然后利用在他们的生产流程(Fraccascia et al ., 2016)。
Yu et al。(2014)提供了一个总结最近的工业共生的发展过程。从1997年到2005年,工业共生的科学研究是由一小部分的工业生态学(IE)文学关注的概念,生态工业园的评价(EIP)项目(加纳和Keoleian, 1995),废物处理和回收网络的发展。
工业共生可能病例分成三个不同的类别:(1)区域共生,即工业共生区(自底向上)的经验,如Kalundborg,丹麦、或生态工业园,以实现,或多或少广泛的领土地区的几个主题,随着时间的推移,执行特定的干预措施的关闭和优化周期;(2)网络共生,即。,cases of industrial symbiosis based on cognitive/relational tools intended to facilitate the meeting between the demand and supply of resources (matter, energy, water, by-products, capacity, skills) between interlocutors whose economic and social activities would not otherwise have the chance to take place; (3) resource diagnostics, i.e., programmes that attempt to map business resources and find internal efficiency improvement solutions, as well as to enable the identification of potential input and output synergies with external interlocutors. A business that follows this route should conduct an integrated study of its resource management system in order to achieve internal and external efficiency benefits.
有机物质很少的主题调查工业共生的经典案例。然而,这一概念也可以延伸到农产品连锁和能源系统(Koppelmaki et al ., 2019;Onu Mbohwa, 2021)。
术语“农业生态的共生”(AES)首次用于生产系统的设计在芬兰小镇Palopuro (Koppelmaki et al ., 2016)。它来源于工业共生的概念应用到食品生产加工链,操作提供可再生能源,来自自己的原材料,和农场,食品加工和能源生产者在一个集成的方式(Helenius et al ., 2020),从而加强当地的社会经济关系。
在应用工业共生的概念在食品加工行业,第一步是识别、量化和表征的残留物,这通常是副产品或废物生物炼制,涉农产业或bio-oriented化学工业公司(艾伦菲尔德和Gertler, 1997;范啤酒et al ., 2007),然后复苏的确定步骤和技术可以应用的处理(Galanakis 2012)。
在文献中有实例(Zabaniotou et al ., 2015)的系统,是建立在企业循环经济和工业共生的框架,如研究Pagotto和Halog (2016)用投入产出方法分析澳大利亚农产品行业。
工业共生是一种至关重要的乐器工业活动在地理区域,一些企业可能合作协同产生更多的可持续。
转移资源从一个公司到另一个提供经济效益:转移公司获得每年减少废物管理费用和利润出售,而接收公司经验减少生产成本。
3所示。方法
3.1。数据源
文献综述的目的是选择相关学术文献的研究和合成重要的发现在农业领域工业共生图2显示首选项报告系统回顾和荟萃分析(棱镜)流程图来说明如何创建的选择标准是使用一种系统化的、可重复的流程来确定文章探讨了主题(Maesano et al ., 2022)。
图2。流程图数据库的文献研究。来源:我们的精化。
文献综述是由科学的斯高帕斯和Web搜索(我们)数据库相关的论文。
下面的关键字被用来提取文章发表在2007年和2022年之间:“工业共生”和“食品”或“农业食品”或“农业”或“agrofood”或“食物。“搜索是在标题上运行在2022年5月,摘要和关键词,没有任何考虑。87斯高帕斯文章和96年我们论文,总共183,被发现,然后提交给一个选择的过程。
排除标准包括书籍、章节、诉讼、社论、和研究(31)。此外,任何副本(93)和非英语语言项目(4)被移除。总之,最终55研究考虑。
彻底搜索显示,55出版物符合入选标准,即。、案例研究和评论,为本研究的文献综述。
3.2。数据分析
3.2.1之上。多重对应分析
作者首次提出的表示出版物的发展随着时间的推移,这些年来,最常见的关键词和分类的科学论文。
随后,发现主要问题,多重对应分析(MCA)是用来确定文章的反复出现的主题。
工业共生的整体概念框架研究食品行业的研究使用k - means聚类和对应分析(三,Yadohisa 2015)。多重对应分析(MCA)是一个多维统计方法,可以追溯到希施费尔德(1935)通常用于市场营销,尤其是多维映射(Raimondo et al ., 2022)。
通过图形表示的定性变量的数据矩阵,它作为探索性文献计量分析的范式提出了评估关键字和发现集群之间的依赖关系(Batagelj Cerinšek, 2013)。
研究使用“bibliometrix”R包(咏叹调和Cuccurullo, 2017),这使我们能够输入文本文件并生成一个数据矩阵,概念结构映射和系统树图。“关键词+”是研究作为输入,包括内容特定的描述符的文章和更少,因此,传达了更广泛的含义,从而使其接受的概念结构分析。k - means聚类技术用于数据确定MCA-obtained集群的概念框架。
3.2.2。共生网络
同现的关键词和集群进行了分析确定关键字之间的关系的强度和集群出现。
同现分析是一个众所周知的技术,用于映射科学知识(Radhakrishnan et al ., 2017;脊柱et al ., 2021;Vindigni et al ., 2021;Bellia et al ., 2022),单词或类别往往是重复在一起通过聚类相结合的过程。
每个字都是由一个节点,两个节点之间的联系表明他们的同现。
两个关键字的频率一起使用,因此说明了优势的重量。通过应用网络聚类算法,任何可以识别并说明它们之间的相互关联。
4所示。结果
工业共生的出版物的数量在食品行业从2002年到2022年所示图3。
图3。从2007年到2022年出版的进化。来源:我们的精化。
研究现象很少在2019年之前进行的。然而,自2019年以来发表论文的数量显著增加。图表展示了工业共生的出版物之间的相关性和闭环生产系统和可持续性的兴趣。
事实上,欧盟委员会启动了欧洲绿色,年处理的意图将气候危机转化为机会的发展新模式。目标是到2050年成为第一个碳中性大陆的社会和生态转型,通过工业革命,能保证可持续的产品(欧洲委员会,2020)。是现实的想象,将会有更多的论文在未来这些主题,这些主题在科学家的兴趣不断增加。
图4描绘了一个为期一年的对数尺度来说明这一趋势的发展和可持续性研究的主题在过去十年。
图4。关键词在过去十年的趋势。来源:我们细化使用“bibliometrix”R包。
使用术语“工业共生”和“工业生态学”增加了在2015年和2016年,分别。2019年,最常见的词是“废物管理”,其次是“食物浪费”在2020年和2021年“生态工业园”。
出版物的分析显示,29日出版物是案例研究,评论17人,五个是文章,两人全身,一个称为假说和理论,和一个决定援助,如所示图5。
图5。分类的科学论文。来源:我们的精化。
4.1。MCA结果
图6代表多重对应分析的结果作为一个地图的概念结构,由五个集群:食品供应链,生态公园,生命周期评估、温室气体排放,和厌氧消化与x和y轴的关系。
图6。多重对应分析。来源:我们细化使用“bibliometrix”R包。
MCA有两个维度,一个水平(x),和一个垂直(y),代表正交潜在维度。
地图的大小反映了典型的两极局部取向在工业共生的概念,而中心的地图显示的平均位置的所有关键字,因此,搜索框的中心。例如,术语“食物浪费,”“废物管理”和“循环经济”中心附近,因为大量的出版物在食品行业的工业共生解决这些问题。
的潜在维度五十所描述的关键词出现的研究。
总惯性,或者总解释变异性,等于增加惯性的两个维度。第一个维度(轴)提供了大部分的惯性(39.08%),而第二个维度(轴)贡献了18.9%。
第一个水平维度划分强调生产和发射过程(左)与相关的管理和恢复副产品(右)。
第二个竖直维度区分关键字强调热过程由于排放和废物回收(顶部)评估和那些强调垃圾回收系统(底部)。
关键词之间的亲密感成正比的比例的人在文章中提到的,虽然它们之间的距离越大,比例越低的关键词在一起讨论。
图使之间的联系和分解待定项通过分析他们的亲密关系。
重心的概念指导关键字的解释点,根据关键字坐标是加权平均的周围的坐标。
的系统树图图7说明了分层集群和变量之间的联系。通常生成的层次聚类,其主要用途是确定最优的方法将变量分配给集群。关键词的安排是基于相似或不同的他们,其他集群。
图7。系统树图的分层集群之间的联系。来源:我们细化使用“bibliometrix”R包。
皮尔逊相关系数的计算,集群几乎是相同的高度相媲美,而集群不同的高度是不同的。
系统树图中所示,厌氧消化的集群,温室气体排放量,食品供应链生命周期评估和生态工业园是不同的,由于他们不同的分支长度。
图8说明了关键字共生网络。工业共生和工业生态学的主要节点,他们是紧随其后的是食物垃圾,废物管理,可持续发展,共生和环境影响。
图8。同现网络关键字。来源:我们细化使用“bibliometrix”R包。
同现网络连接组发现通过多个对应分析所示图9。厌氧消化和食品供应链集群经常同时发生(3451),和食品供应链集群与温室气体排放(4253)。
图9。同现网络集群。来源:我们使用Wordstat精化。
5。讨论
前面提出的研究问题可以解决考虑结果分析的结果。它确定被认为是可行的主紧急使用多个对应分析主题和他们潜在的关系。结果,结果的解释表明,仍有极弱,如果有的话,文献中使用的方法之间的相关性,而工业共生过程的实际实现农产品系统仍有很长的路要走。
以下提供的阅读发现集群。
5.1。集群1:食品供应链
CE行动计划支持生物技术的部署和实践将一系列有价值的生物产品(麦纳et al ., 2017;Zabaniotou Kamaterou, 2019)。
事实上,损失和浪费食物在食品链是一个关键的经济、环境和社会方面,需要立即采取立法行动(Teigiserova et al ., 2020)。
采用循环经济的理念,包括几个闭环解决方案,如工业共生,是一种能够采取措施避免和控制粮食损失和浪费Raimondo et al ., 2018)。
例子CE资源化在农产品供应链的出现从分析研究(做et al ., 2021),有特殊的维持价格bioresidues从酝酿、乳制品、屠杀,和林业部门(格雷格et al ., 2020)。
是建议一个合适的技术来回收副产品从餐饮和零售服务,甚至比粮食生产系统的其他情况。
例如,研究Filimonau和Ermolaev (2022)食品废物回收食品服务提出了一个模型来调查的潜在工业共生的减少食物浪费在俄罗斯食品服务。建立了一个良好的态度,通过对食品服务提供商和农民进行了采访,采访,向工业共生模式作为食品废物回收方法和建立的社会网络资本的机会食品服务提供商和农民。
事实上,食品服务供应商承认的能力模型来优化他们的运营费用减少固体废物收集和提供新鲜的成本和负担得起的农产品。降低成本的可能性和开发新食品供应和加工链显然也和有利影响农民的概念的认知。
食物浪费也发生在零售业,由于消费者的需求的不可预测性。
在这方面,李和Tongarlak (2017)调查一个共生的过程如何减少食物浪费在零售环境中,以及它如何与其他废物减排措施,包括废物处理成本和食品捐赠税收优惠。
StunŽenas和Kliopova (2021)提出一个食物垃圾综合管理模型,基于IE的原则,这表明许多预防和技术解决方案,如无形化和工业共生模式,可以实现减少环境影响,从而使管理方法,接近自然。
Alfaro和米勒(2014)是原则适用于小农场在西非区域,使用优化技术农业生产,最大限度地减少浪费,如综合农业,农场作为一个系统的观点新技术,增加农业生产和利用工具来创建替代途径,建立基于共生关系,增加产量。
系统集成的个体单元过程演示了提高生产力和减少废物,从而表明仍有未变现的机会是在发展中国家,是技术的集成为小农农业操作有可能影响可持续发展。
聚类分析表明,研究集中在一些特定的情况下,农产品行业作为一个整体。此外,缺乏对某些行业的研究,这种饮料的制造或海鲜,而不是葡萄酒或麦片。
物流问题的其他因素被忽视的研究。例如,有一些案例研究,定量测量产生的食物垃圾处理企业。采用工业共生过程的另一个障碍是地理接近其他企业的问题,这在文献中没有得到足够的重视。
5.2。2:集群生命周期评估
生命周期评价(LCA)已被广泛地用于测量环境效益和成本的工业共生网络。提到的七个案例研究评估的潜在优势建立工业共生过程使用LCA作为一种分析方法。
例如,Kerdlap et al。(2020)介绍了建模和分析的方法的生命周期环境影响,并(工业共生网络)。这种方法使模型构造,可以用来进行多层次评估环境绩效的个人或一组浪费资源交流。LCA被用来评估一个潜在的并在新加坡食品废物转化为能源转换。案例研究表明,该技术能够评估一个完整的环保性能也。
通过生命周期评价与生命周期成本评估,Diaz et al。(2021)研究三个主要可能的措施:从浪费能量回收通过厌氧消化,可再生能源的公司仓库、存储和辅助设备的更换。他们发现,从食物浪费的恢复能量通过厌氧消化和热电联产提供供应链的最大优势。使用传统的生命周期成本分析,他们认为能源发电,通过厌氧消化利用废物,是最经济可行的选择。
Bhambhani et al。(2022)分析的优点和缺点LCSA(生命周期可持续性评估)方法用于评估水行业的可持续性资源回收系统。他们确定了三个方面的LCSA可以修改,以更好地服务资源恢复解决方案:它破坏框架,其治疗的经济和自然资本是可以互换的,和缺乏环境阈值和历史排放的环境评估方法。
Strazza et al。(2015)调查可能复苏的新的turbo-drying技术游轮食物垃圾用作水产养殖饲料。他们调查的潜在优势取代标准的鲑鱼和食物垃圾饲料配方,生产和加工船上,通过比较生命周期评估。
Simboli et al。(2015)检查EI-based技术的潜在增长在一个意大利农产品行业。他们使用的经验数据表明,执行有效的解决方案是可行的通过材料替换、修复、和回收,以及通过使用之间的协作策略在该地区的农业和工业企业。
根据聚类分析,LCA是现在最流行的技术用于工业共生的环境绩效评估过程将食物垃圾转化为能量。这种技术,结合其他工具,鼓励共生互动,可以帮助各种各样的利益相关者实现eco-efficient系统在获得企业和以证据为基础的信息要求衡量成功,这将反过来协助塑造法律法规。
5.3。集群3:生态工业园
工业生态系统,生态工业网络和生态工业园已确定为工业共生的物理表达式(角和Proksch, 2022年)。
生态工业园,是基于“自上而下”的方法,因为它们是由监管举措,代表社区区位相近的制造和服务公司协调交换物质和信息资源,以减少浪费,优化原材料和能源的使用,促进多维可持续公司之间的关系和关键参与者(Winans et al ., 2017)。相同的概念应用于工业共生和生态网络,它扩展到一个更大的地理区域,甚至州/省或国家的大小(Winans et al ., 2017)。
通过合作,商界寻求集体利益大于个人利益的总和每个公司将获得如果单独优化其性能(Erkman 1997;劳,1997)。
丹麦的Kalundborg生态园的一个最著名的工业共生的例子(加纳和Keoleian, 1995)。第一的网络交流,水资源也大宗商品和能源,出现在这个地区在1960年代与十二企业认为是他们的核心业务。这个工业生态系统创建不使用任何专门的规划工具,而是通过双边协议中一些当地企业。
显著的环境和经济优势摆脱这个局面。事实上,1400万欧元,63.5万吨的二氧化碳,3.6立方米的水,100瓦特小时的电力,和87000吨材料保存(艾伦菲尔德和Gertler, 1997)。从那时起,其他出现的生态工业园记录(Mirata 2004;罗伯茨,2004;朱et al ., 2007;公园et al ., 2008)。
大多数的案例研究分析在本文中建议和评估工业共生模式生态工业园,以评估他们的技术的发展,环境、社会和经济可行性(Frone Frone, 2017;胡锦涛等人。,2020年)。
例如,Genc et al。(2020)提出了一个新颖的设计策略的可能性考虑在内的生态工业园的浪费共存公司之间的交流来缓解市场的不利影响,公司活力。
Genc et al。(2019)提出两种方法分析健壮性、冗余、连通性、旋回性生态园的土耳其工业区和评估任何关于未来的工业共生网络拓扑变化的实现。他们还设想未来可能的协同定位企业的工业园区,以促进建立一个工业共生网络。研究结果表明,该方法可以用来评估一个工业网络的鲁棒性。
Chatterjee et al。(2021)首先检查使用分层系统的优点来实现目标。他们使用一个巨大的数据集,从假设和实际工业用水网络,证明高度分层设计减少大量的资源使用。研究结果表明,嵌套的概念可能是一个有效的定量设计原则。
在2015年,朋地et al。(2015)显示了中小型企业的潜力,集中在西班牙北部工业区或公园,为系统性eco-innovation通过工业共生技术。
Sanye-Mengual et al。(2018)进行跨国比较,在欧洲和南美洲之间,八个案例研究来获得一个更精确的理论观点的前瞻性部署屋顶温室在商业公园。他们用生命周期和地理信息系统评估技术来估计潜在的和预期的优势建筑屋顶温室。他们发现,商业园区比工业园区作为城市地区这样的事业。
Helenius et al。(2020)提出农业生态共生(AES)作为战略重新配置主要粮食生产在农业、食品加工和食品社区发展为了实现系统级的可持续性。通过持续、强劲的协作和跨学科演员共同创造的过程,包括食品生产商和加工商以及政策的演员,他们设计了一个食物系统模型,基于AES的网络,有可能促进实体的发展食品系统推进可持续发展议程。
的研究Brehm和莱顿(2021)关注nestedness的指标,这是一个生态方法,度假村的位置之间的联系网络来最大化网络中的节点周期性给定数量的链接。这一措施的设计和研究提供了许多好处静脉(生态工业网络),包括成熟独立,大小归一化和强大的统计文档高度的互利共生的生态系统。
的应用nestedness静脉显示较低的发生嵌套结构和更大程度的不可预测性比通常看到的食物浪费。工业网络也表现出高嵌套和内部周期之间的联系,从而表明原材料和能源的重用在静脉可能增强的嵌套结构更深入的结果。
哈代和Graedel (2002)食物网理论应用于19生态工业园和生物系统,真实和虚构的。他们发现了一个线性关系通过连接工业参与者的数量以及它们之间联系的数量。
赖特et al。(2009)检查的可能性更大的跨学科合作,确定社区生态研究中使用的定量分析方法也适用于新斯科舍省的工业环境。他们的研究结果表明,这些方法也适用于工业生态学。
一些研究集中在东部国家生态工业园的发展。Yu et al。(2015),例如,使用日照经济技术开发区为例,介绍了工业共生开发过程,研究工业共生的进化和生态工业园建设,总结工业共生发展的因素和特点。
此外,施et al . (2010)进行了案例研究总结的天津经济技术开发区生态工业园在一个发展中国家的特点和评估环境共生的主要交易所的优点。
另一方面,Ong et al。(2021)概述了现有的工业固体废物管理实践和通常的障碍在马来西亚一个生态工业园的建设。
生态工业园相关案例研究集群的大部分内容分析。除了典型的实例,其中大部分是为可能的生态工业园作为模板,可用于工业共生过程;经验的情况下,另一方面,仍然非常罕见。目前对这一问题的文献显示了一定的差距。
5.4。集群4:温室气体的排放
全球化石碳排放大幅增加自世纪之交以来,和欧盟全球排放(目前排名第三博登et al ., 2017)。
在这个角度看,这些排放占全球温室气体排放的24%从农业(联合国政府间气候变化专门委员会,2014)。最近的IPCC的发现表明,维持全球变暖控制在2°C可能通过减少温室气体排放的几个领域,包括农业(联合国政府间气候变化专门委员会,2019)。
伯格et al . (2021)进行了区域调查的可用性肥料作为沼气的原料植物,温室热源。在他们的研究中,他们从沼气相关的潜在供应废热来源于肥料与温室的热峰值需求。
此外,他们决定成立加热温室全年番茄生产的要求和可能从粪便沼气供热。
菊池et al。(2016)后提出一个有效的概念进行热力学研究的能量通量糖厂。
马丁et al。(2022)通过生命周期评价、量化的环境绩效的协同效应与能量集成和循环使用的材料在垂直农业系统的一个虚构的城市农场位于斯德哥尔摩的一幢居民楼的地下室。
Sanye-Mengual et al。(2018)发现商业园区比工业园区作为城市地区这样的事业。此外,绝缘温室屋顶上的部署在欧洲和南美导致高产量值,有限公司2减少,食物的独立性。
根据文献研究,线性工业过程成为主要的问题导致温室气体的排放。进行量化评估农产品行业的排放通过几个案例研究。如前所述,LCA是这个行业的主要工具之一。然而,似乎进展甚微创建战略模型,可用于制造减少这些排放。
5.5。集群5:厌氧消化
厌氧消化是一种有效和环保废物处理方法(Capson-Tojo et al ., 2016),允许能量回收和digestate回收(Slorach et al ., 2019;Zabaniotou Kamaterou, 2019;巴蒂斯塔et al ., 2020)。
为了解决生物价值链的特点,建立新的生物迄今无关联的产业价值链需要协作。大部分的特征是由于生物资源的初级生产价值链。这些过程通常具有季节性,权力下放,潜在的质量变化产生的环境变量(德•梅耶尔et al ., 2014;Ghosh 2016)。因为低密度和趋势分解生物质,其可移植性往往是阻碍。的变换主要生物质已被预期在区域范围内发生的,由几个不同的特征(特征De旧金山et al ., 2018)。
然而,主要生物质是优秀的工业共生,因为这个过程可以在一个适度的规模在任何地理区域(Ingrao et al ., 2018;Muradin et al ., 2018)。
许多研究工作已经证实的优势建立农工的共生网络(桑托斯和Magrini, 2018),提供了决策支持工具来找到最理想的输入、过程和输出biorefining (Tsakalova et al ., 2015;Moncada集团和Aristizabal, 2016;Yu et al ., 2017)。
Teigiserova et al。(2019)建议的经济范围,基于级联生产,有利于中小和短链的生物炼制产品取决于食物浪费。此外,大规模的生物炼制重大运输距离和冗长的价值链见证减少原材料的质量和高架交通排放。小设施,另一方面,相关的运输成本更低和更少的基础设施约束排序、存储和传输(Mak et al ., 2020),而它们的输出是加速提高值增加(Banerjee et al ., 2018;Barampouti et al ., 2019)。
家长et al。(2007)确定与bioalcohol化石燃料的替代农业、动物,和食品活动有利于甘蔗农业,确保经济效益、环境质量和更高的社会平等。
谢泼德et al。(2019)分析相关的挑战和潜在的食品和生物炼制领域之间资源共享。案例研究的目的是确定和评估资源效率和经济学之间的协同定位的biorefining咖啡豆烘焙企业和下游的副产品,即。丢弃的咖啡渣。分析表明,可能有巨大的优势。
Zhang et al。(2021)调查采用工业共生战略的潜在优势在农业和园艺可能组成的生态工业园在加拿大乳品业、温室蔬菜种植,种植蘑菇。他们认为要创建的牛粪厌氧消化沼气和digestate。
文学的分析表明,厌氧消化过程现在似乎是最环保,社会,经济将废物转化为能源的有利手段。与利益相关者,研究人员应该做出更大的努力开发新方法的重用的副产品。
5.6。建议和未来研究
本文的目的是确定的主题出现在文献回顾和识别主要障碍促进工业共生为了鼓励创新的政策和方法来支持它的发展。
分析障碍和司机在这个研究提供了有价值的信息为研究社区和商业决策者实现是系统的重要性。
尽管工业共生的典型案例,还有待理解为什么进步是实现如此犹豫和渐进的。
这项研究的结果多梅内奇et al。(2019)显示,例如,交流继续在欧洲面临着一系列的挑战,其中一些有关风险和不确定性,而另一些则与贫穷相关项目商业利润和交易成本。
因此,更好的促进合作和减少交易成本的政策,例如,通过使用指标,并鼓励雄心勃勃的目标,如信任,地理距离、知识和信息交换,是必不可少的推动大规模部署,培育发展计划。
后者似乎是一个特别限制工业共生的组件操作。
供应链管理很少关注知识隐藏(方,2017;屁股和艾哈迈德,2019;康纳利et al ., 2019;Perez-Salazar et al ., 2019)。
隐藏的信息限制了信息的传输和交换由内部和外部利益相关者的效用,起源和可用性的食物浪费副产品(屁股和艾哈迈德,2019;辛格2019年;Mangla et al ., 2021)。
在鼓励工业共生,一些作者(拉伯et al ., 2017;低et al ., 2018)强调需要协作平台,提供必要的信息以支持物理之间的副产品交换公司。
此外,信息管理应与信息交流密切相关。事实上,如果组织隐藏相关信息自上而下的供应链运营,供应链可以变得脆弱和孤立(屁股和艾哈迈德,2019;辛格2019年)。
因此,信息交换是供应链管理的一个至关重要的方面,促进组织的响应能力和创造力,以及提高组织的能力来应对不可预见的挑战(Timpanaro et al ., 2012;Di维塔et al ., 2015;Pandey et al ., 2020)。
相反,所报道的文献综述提出本文的案例研究处理应用程序可能适用的方法和工具的工业共生系统,但避免了演员之间的协作方面,由于他们之间缺乏沟通。我们相信合作和利益相关者之间的信息交换系统是一个方面,仍然需要学习,和需要更多的关注,因为它的主要障碍之一是引入共生系统。
出于这个原因,我们建议的分析,在系统作为一个整体,并成功地识别不同区域之间的联系的研究,并在提出涉众之间的协作工具通过创新的设计交流平台,将导致更好的理解不同的公司之间的入口点和出口点,从而提高协作效率不同生产部门之间建立更密切的关系,使工业共生过程的可持续性和发展(朵拉,2019)。
6。结论
本研究有助于识别工业共生,使用最广泛的技术,可以帮助学者和实践者的研究和建模。
进行内容分析从文献收集定性的证据。我们确定,虽然兴趣似乎增加了近年来,出版物的数量仍然是相当保守的。新兴主题包括食物浪费,生命周期评估、生态公园、厌氧消化和温室气体排放。大多数研究表明工业共生模型,可以使用在生态工业园。
然而,要实现工业共生和创建一个循环经济,有必要评估之间的联系的生产和消费阶段的经济体系。由于没有新兴行业和相关的功能之间的联系,结果表明,信息隐藏是一个障碍,断开系统和减缓工业共生过程的传播。
在这方面,我们认为,利益相关者之间的交换知识和信息将帮助工业共生的发展过程和最适当的方法使公司的废物转化为辅助原料为其他公司。
这个新的商业模式的应用程序可以是一个关键的产业政策,因为它创造了巨大的经济和环境效益的业务系统,通过增加社区作为一个整体在当地生产系统的整体竞争力和减少生态系统服务的压力。
7所示。限制
尽管旨在提供一个全面审查和合成的文学,是不可能彻底将几个问题作为我们就会想。
这个搜索的主要局限性源于我们用来确定有关论文的方法。通过专注于只有英文出版物,很可能几个关键关于这个主题的文章被忽视。此外,因为只有研究文章和评论被认为是确保了出版物的质量,它有可能获得会议、书籍、和/或公共文件没有被报道。
数据可用性声明
原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。
作者的贡献
MH:概念化、数据管理、方法、软件,原创作品准备草案,writing-review和编辑。DS:方法、软件、原创作品准备草案,writing-review和编辑。和RZ先生:原创作品草稿准备和writing-review和编辑。GD、GC和JT:原创作品准备和writing-review草案,编辑和监督。MD萨那:writing-review和编辑、监理、项目管理、融资收购。所有作者的文章和批准提交的版本。
资金
本研究项目主要支持的激烈驾驶意大利农业食品体系变成一个循环经济模式,PRIN-MIUR (2017 JYRZFF)和意大利教育部资助的大学和研究(MIUR);笑容基础,日益增长的弹性,具有包容性和可持续的;国家研究、开发和创新办公室、匈牙利、Grant-K 143370农业适应气候变化的行为和循环经济。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
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关键词:工业共生、工业生态学、循环经济、农业食品与内容分析,MCA
引用:公共澡堂,脊柱D, Raimondo M, Di维塔克,Zanchini R, Chinnici G,托斯J和D中保M(2023)工业共生及农业系统:主题、链接和关系。前面。维持。食品系统。6:1012436。doi: 10.3389 / fsufs.2022.1012436
收到:2022年8月05;接受:2022年10月10日;
发表:2023年1月12日。
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莫里吉奥Cellura意大利巴勒莫大学版权©2023公共澡堂,脊柱、Raimondo Di维塔Zanchini, Chinnici,托斯和D中保。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
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