Genom att översätta mönstret för sammankopplingar mellan naturens näringskedjor till industriella nätverk, forskare vid Texas A&M University har avgränsat riktlinjer för att skapa framgångsrika industrisamhällen. Forskarna sa att denna vägledning kan underlätta ekonomisk tillväxt, sänka utsläppen och minska avfallet samtidigt som partnerskapsindustrin kan återhämta sig från oväntade störningar.

"Branscher kan ofta samarbeta för att utbyta biprodukter och med tiden kan dessa branscher bilda större gemenskaper. Även om dessa nätverk låter ganska fördelaktigt för alla branschpartner inom samhället, de är inte alltid framgångsrika, "sa doktor Astrid Layton, biträdande professor vid J. Mike Walker '66 Institutionen för maskinteknik. "Vi försökte lösa detta problem genom att tillhandahålla designriktlinjer inspirerade av naturens matbanor så att det övergripande systemet blir både miljövänligt och sparar pengar för alla."

Forskarna publicerade sin studie i tidskriften Resurser, Bevarande och återvinning .

En viktig del av att driva någon bransch är att identifiera resurser, som råvaror, som är ekonomiskt hållbara. Snarare än att varje bransch utarbetar dessa detaljer oberoende, en ekoindustriell park eller ett nätverk av partnerindustrier är en trend som växer fram. Ytterligare, företag som tillhör dessa parker arbetar symbiotiskt där, ungefär som i naturen, branscher gynnar varandra. Till exempel, en industris avfall är en annan ens råvaror - ofta sparar båda parter pengar.

När det lyckas, industriell symbios kan bidra till att minska råvaran, kostnader och utsläpp samtidigt som det genererar betydande ekonomisk avkastning. Dock, Det har också förekommit fall där miljöindustriella parker inte har fungerat.

"När miljöindustriparker började visa framgång, människor noterade och började försöka bilda sin egen gemenskap av företag som bytte biprodukter, men dessa "från grunden" -designer kan träffas eller missas, "sa Layton." De bakomliggande orsakerna kan vara många, kanske ekonomiskt eller om, till exempel, ett företag går i konkurs, hela systemet går sönder eftersom de alla är anslutna. "

För att bekämpa detta problem, forskarna försökte ge riktlinjer för hur man bäst utformar dessa industrisamhällen för att dra nytta av fördelarna med industriell symbios samtidigt som man undviker undergångar.

För deras analys, Layton och hennes team hänvisade till matbanor som både är motståndskraftiga mot störningar och producerar minimalt med slöseri. Dessa biologiska nätverk består av flera näringskedjor som förbinder rovdjur och byten. Vidare, organisationen av de sammankopplade kedjorna i livsmedelsbanor har studerats omfattande under åren med hjälp av kvantitativa mått. Av de många mätvärdena forskarna var särskilt intresserade av en som kallas nested.

Detta mått, som sträcker sig från 0 till 1, speglar platsen där anslutningar sker inom nätverk. När boskap har värden närmare en, det finns en hierarki i anslutningarna, med andra ord, en aktör är ansluten till alla andra aktörer i nätverket, en annan aktör är ansluten till en delmängd av dessa, och så vidare. Till exempel, en starkt kapslad struktur skulle vara en där vissa arter av bin pollinerar en mängd olika växter medan andra "specialist" bin pollinerar bara ett litet antal växter inom denna mycket bredare uppsättning. Alternativt, dåligt kapslade strukturer har värden närmare noll och varje aktör i nätverket kan vara ansluten till varannan.

Men till skillnad från matbanor, många industriella nätverk har visat sig ha låg kapsling. Så, forskarna testade om ökad häckning i industriella nätverk kan främja den ekonomiska nyttan och möjligheterna för industrier att återhämta sig från störningar.

För deras studier, Layton och hennes team inkluderade nio branscher, inklusive en gödningsväxt, en läkemedelsanläggning och en avloppsreningsanläggning, som kan delta i fem typer av vattenbaserade börser. Nästa, de skapade 4000 olika nätverksdesigner, uppdelad i 200 mönster med 20 olika kapslingsvärden.

De fann att när nätverksdesignen hade hög kapacitet, sötvattenanvändningen var mindre och nätverket överlevde oförutsedda störningar, vilket i slutändan ledde till fler besparingar och resursbevarande. De hittade också i mer specifika scenarier, som när näringsgrenarna spreds geografiskt och resurserna är mycket dyra, hög häckning i industrinätverk var återigen mer fördelaktig.

Forskarna noterade att de endast analyserade vattenutbyten i den aktuella studien och deras framtida arbete kommer att ta itu med andra typer av resursutbyten och miljöpåverkan. Dock, de sa att fördelen med hög kapacitet i industriella nätverk var generaliserbar till andra börser också.

"Vatten är det värsta scenariot jämfört med andra utbytesprodukter när det gäller infrastrukturkostnader, "sa Layton." Våra resultat har identifierat situationer då hög bon är en fördel, som sedan kan styra utformningen av nätverket. Detta arbete kommer att stödja framgång både ur ett ekonomiskt perspektiv och motståndskraftsperspektiv. "