Berk AYVAZ, Melike SIRAKAYA, Ali Osman KUŞAKCI, Z. Fatih ÖZTÜRK

BĠYODĠZEL TEDARĠK ZĠNCĠRĠ AĞ TASARIMI ĠÇĠN ÇOK AMAÇLI KARMA TAM SAYILI DOĞRUSAL PROGRAMLAMA MODELĠ ÖNERĠSĠ

Dünyadaki enerji ihtiyacını karşılayan en önemli kaynaklardan biri olan fosil yakıtların yanması sonucunda oluşan sera gazları hem çevre kirliliğine, hem de küresel ısınmaya sebep olmaktadır. Bu nedenle, çevre dostu olan yenilenebilir enerji kaynaklarına ilgi artış göstermektedir. Bu hızlı trendi takip eden Türkiye Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK), 2013 yılından itibaren benzine ve motorine yerli katkı olarak, oranları her yıl arttırılmak üzere biyodizel ve etanol ilave zorunluluğu getirmiştir. Bu gelişme de yenilenebilir enerji kaynakları için etkin ve optimal yeşil tedarik zinciri ağı tasarımı çalışmalarının yapılmasını gerekli kılmaktadır. Bu çalışmada, yenilmeyen hammadde kaynaklarından üretilen ikinci nesil biyodizel yakıtların üretimi için çok amaçlı ve çok dönemli tedarik zinciri ağ tasarımı problemi ele alınmıştır. Ele alınan problemi modellemek için çok amaçlı karma tam sayılı doğrusal programlama modeli geliştirilmiştir. Önerilen model, biyodizel tedarik zincirinin toplam maliyet, çevresel etki ve sosyal etkisini çok amaçlı problemler için önerilen epsilon-kısıt yaklaşımı ile optimize etmektedir. Çalışmada ayrıca çevresel etki değerlendirme süreci, hem literatür çalışmalarıyla hem de Eco-indicator99, Recipe 2008, EDIP 2003, EPS 2000 gibi uluslararası değerlendirme metotlarıyla yapılmıştır.

A Proposal on a Multi-Period Mixed Integer Linear Programming Model for Biodiesel Fuels Supply Chain Network Design

The release of greenhouse gases resulting from the burning of fossil fuels, which are among the most vital sources to meet the energy demand in the World, causes both environmental pollution and global warming. Thus, significance of eco-friendly, renewable energy sources has gradually increased. Following this passionate trend, the Energy Market Regulatory Authority (EMRA) of Turkey has imposed new regulations on biodiesel and ethanol use as domestic additives to petroleum derivatives since 2013. This fact, in turn, necessitates an effective and optimal design of green supply chain networks for renewable energy sources. In this article, we study the problem of designing of a multi-purpose, and multi-period supply chain network for second-generation biodiesel produced from unpalatable raw material sources. To model the problem, a multi-objective mixed-integer linear program is developed. The proposed model aims at optimizing total cost, environmental impact and social impact of the biodiesel supply chain by taking advantage of epsilon-constraint method for multi-objective problems.

PDF

___

1. Akman, S., (2015) Türkiye Biyodizel Piyasası İncelemesi, Düzenlemesi ve 2020 Projeksiyonu, Yüksek Lisans Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Ankara.
2. Alptekin, E., Çanakçı M., (2014) Biyodizel ve Türkiye’deki Durumu, Mühendis ve Makina Dergisi, 47, 561.
3. Andersen, F., Iturmendi, F., Espinosa, S., Diaz, M.S., (2012) Optimal design and planning of biodiesel supply chain with land competition, Comput. Chem. Eng. 47, 170–182. doi:10.1016/j.compchemeng.2012.06.044
4. Avami, A., (2012) A model for biodiesel supply chain : A case study in Iran, Renew. Sustain. Energy Rev. 16, 4196–4203. doi:10.1016/j.rser.2012.03.023.
5. Aysal, E., Aksoy F., Şahin, A., Aksoy, L., Yıldırım, H., (2014) Hardal Yağından Biyodizel Üretiminin Optimizasyonu ve Motor Performans Testleri, Afyon Kocatepe Üniversitesi ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14, 1-9. doi: :10.5578/fmbd.7669
6. Bn Azadeh A., Arani H. V., Dashti H., (2014) A Stochastic Programming Approach Towards Optimization of Biofuel Supply Chain, Energy, 76. 513-525. doi: 10.1016/j.energy.2014.08.048
7. Azadeh, A., Arani, H.V., (2016) Biodiesel supply chain optimization via a hybrid system dynamics- mathematical programming approach, Renew. Energy 93, 383–403. doi:10.1016/j.renene.2016.02.070
8. Babazadeh, R., (2016) Optimal design and planning of biodiesel supply chain considering non- edible feedstock. Renew. Sustain. Energy Rev. 1–12. doi:10.1016/j.rser.2016.11.088
9. Babazadeh, R., Razmi, J., Rabbani, M., Saman, M., (2015) An integrated data envelopment analysis e mathematical programming approach to strategic biodiesel supply chain network design problem, J. Clean. Prod. doi:10.1016/j.jclepro.2015.09.038
10. Babazadeh, R., Razmi, J., Saman, M., Rabbani, M., (2016) A sustainable second-generation biodiesel supply chain network design problem under risk. Omega 1–20. doi:10.1016/j.omega.2015.12.010
11. Bai Y., Ouyang Y., ShiPang J., (2015) Enhanced Models And Improved Solution For Competitive Biofuel Supply Chain Design Under Land Use Constraints, European Journal of Operational Research, 249. 281–29. doi: 10.1016/j.ejor.2015.08.027
12. Balaman Ş., Selim H., (2016) Sustainable Design Of Renewable Energy Supply Chains Integrated With District Heating Systems: A Fuzzy Optimization Approach, Journal of Cleaner Production. 133. 863-885. doi: 10.1016/j.jclepro.2016.06.001
13. Banos R., Gomez J. ve diğerleri, (2011) Optimization Methods Applied To Renewable And Sustainable Energy: A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 15(4). 1753- 1766. doi: 10.1016/j.rser.2010.12.008
14. Erel, F., (2014) Biyodizel Üretiminde Ters Lojistik Uygulamaları’’, Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ.
15. Gold S., Seuring S., (2011) Supply Chain and Logistics Issues of Bio-Energy Production, Journal of Cleaner Production, 19(1). 32–42. doi: 10.1016/j.jclepro.2010.08.009
16. Gupta J., Agarwal M., Dalai A. K., (2016) Optimization of Biodiesel Production From Mixture Of Edible And Nonedible Vegetable Oils, Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 8. 112–120. doi: 10.1016/j.bcab.2016.08.014
17. Hoekman S. K., Broch A., Robbins C., Ceniceros E., Natarajan M., (2012) Review of biodiesel Composition, properties, and specifications, Renewable Sustainable Energy Reviews, 16. 143-69. doi: 10.1016/j.rser.2011.07.143
18. Hugo, A., Pistikopoulos, E.N., (2005) Environmentally conscious long-range planning and design of supply chain networks 13. doi:10.1016/j.jclepro.2005.04.011
19. Jiang, Y., Zhang, Y., (2016) Supply chain optimization of biodiesel produced from waste cooking oil 12, 938–949. doi:10.1016/j.trpro.2016.02.045
20. Kaya, C., (2006) Bitkisel Yağlardan Biyodizel Üretimi, Yüksek Lisans Tezi, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır.
21. Marufuzzaman, M., Eksioglu, S.D., Eric, Y., (2014) Computers & Operations Research Two-stage stochastic programming supply chain model for biodiesel production via wastewater treatment, Comput. Oper. Res. 49, 1–17. doi:10.1016/j.cor.2014.03.010
22. Mohseni S., Pishvaee M. S., (2016) A robust programming approach towards design and optimization of microalgae-based biofuel supply chain, Computers & Industrial Engineering 100. 58-71. doi: 10.1016/j.cie.2016.08.003
23. Mohseni, S., Pishvaee, M.S., Sahebi, H., (2016) Robust design and planning of microalgae biomass-to-biodiesel supply chain : A case study in Iran, Energy 111, 736–755. doi:10.1016/j.energy.2016.06.025
24. Riemke, R., Cesar, D.C., Hamacher, S., Oliveira, F., (2011) Bioresource Technology Optimization of biodiesel supply chains based on small farmers : A case study in Brazil, Biortech, 102, 8958–8963. doi:10.1016/j.biortech.2011.07.002
25. Rincón, L.E., Valencia, M.J., Hernández, V., Matallana, L.G., Cardona, C.A., (2015) Optimization of the Colombian biodiesel supply chain from oil palm crop based on technoeconomical and environmental criteria, Energy Econ, 47, 154–167. doi:10.1016/j.eneco.2014.10.018
26. Sajjadi B., AbdulRaman A.A., Arandiyan H., (2006) A comprehensive review on properties of edible and non-edible vegetable oil-based biodiesel: composition, specifications and prediction models, Renewable Sustainable Energy Reviews, 63. 62-92. doi: 10.1016/j.rser.2016.05.035
27. Steuer, R. E. (1986) Multiple Criteria Optimization: Theory, Computation, and Application, John Wiley & Sons, Inc., New York, NY.
28. Şener, B., Çakar A., (2008) Biyodizel, Alan Eğitiminde Araştırma Projesi, YTÜ, İstanbul.
29. Zhang, F., Johnson, D., Johnson, M., Watkins, D., Froese, R., Wang, J., (2016) Decision support system integrating GIS with simulation and optimisation for a biofuel supply chain, Renew. Energy, 85, 740–748. doi:10.1016/j.renene.2015.07.041