Traducendo il modello delle interconnessioni tra le catene alimentari naturali in reti industriali, i ricercatori della Texas A&M University hanno delineato linee guida per la creazione di comunità industriali di successo. I ricercatori hanno affermato che questa guida può facilitare la crescita economica, ridurre le emissioni e ridurre gli sprechi, garantendo al contempo che le industrie partner possano riprendersi da disturbi imprevisti.

"Le industrie possono spesso collaborare per scambiare sottoprodotti e nel tempo queste industrie potrebbero formare comunità più grandi. Anche se queste reti sembrano piuttosto vantaggiose per tutti i partner del settore all'interno della comunità, non sempre hanno successo, " ha detto la dottoressa Astrid Layton, assistente professore presso il 66 Dipartimento di Ingegneria Meccanica di J. Mike Walker. "Abbiamo cercato di risolvere questo problema fornendo linee guida di progettazione ispirate alle reti alimentari della natura in modo che il sistema complessivo sia ecologico e risparmi denaro per tutti".

I ricercatori hanno pubblicato il loro studio sulla rivista risorse, Conservazione e riciclaggio .

Una parte essenziale della gestione di qualsiasi industria è identificare le risorse, come materie prime, che sono economicamente sostenibili. Piuttosto che lasciare che ogni settore elabori questi dettagli in modo indipendente, un parco eco-industriale o una rete di industrie partner è una tendenza emergente. Ulteriore, le imprese appartenenti a questi parchi lavorano in simbiosi dove, proprio come in natura, le industrie si avvantaggiano reciprocamente. Per esempio, i rifiuti di un settore sono le materie prime di un altro, spesso facendo risparmiare denaro a entrambi i partner.

Quando ha successo, la simbiosi industriale può aiutare a ridurre l'uso di materie prime, costi ed emissioni generando allo stesso tempo notevoli ritorni finanziari. Però, ci sono stati anche casi in cui i parchi eco-industriali non hanno funzionato.

"Quando i parchi eco-industriali hanno iniziato a mostrare successo, le persone hanno preso nota e hanno iniziato a cercare di formare la propria comunità di aziende che si scambiavano sottoprodotti, ma questi design "da zero" possono essere incostanti o mancanti, " disse Layton. "Le ragioni di fondo potrebbero essere molte, forse economico o se, ad esempio, una società fallisce, l'intero sistema si guasta perché sono tutti collegati".

Per combattere questo problema, i ricercatori hanno cercato di fornire linee guida su come progettare al meglio queste comunità industriali per sfruttare i vantaggi della simbiosi industriale evitando le cadute.

Per la loro analisi, Layton e il suo team hanno fatto riferimento a reti alimentari che sono sia resistenti ai disturbi che producono rifiuti minimi. Queste reti biologiche sono costituite da più catene alimentari che collegano predatori e prede. Per di più, l'organizzazione delle catene interconnesse nelle reti trofiche è stata ampiamente studiata nel corso degli anni utilizzando misure quantitative. Tra le tante metriche, i ricercatori erano particolarmente interessati a uno chiamato nestedness.

Questa metrica, che va da 0 a 1, riflette la posizione in cui si verificano le connessioni all'interno delle reti. Quando l'annidamento ha valori più vicini a uno, c'è una gerarchia nelle connessioni, in altre parole, un attore è connesso a tutti gli altri attori della rete, un altro attore è collegato a un sottoinsieme di quelli, e così via. Per esempio, una struttura altamente nidificata sarebbe quella in cui alcune specie di api impollinano una varietà di piante mentre altre api "specializzate" impollinano solo un piccolo numero di piante all'interno di questo insieme molto più ampio. In alternativa, le strutture mal annidate hanno valori prossimi allo zero e ogni attore della rete può essere connesso tra loro.

Ma a differenza delle reti trofiche, molte reti industriali hanno dimostrato di avere una bassa nidificazione. Così, i ricercatori hanno testato se aumentare l'incastro nelle reti industriali potesse promuovere il vantaggio finanziario e la capacità delle industrie di riprendersi dai disturbi.

Per il loro studio, Layton e il suo team includevano nove industrie, compreso un impianto di fertilizzante, un impianto farmaceutico e un impianto di trattamento delle acque reflue, che potrebbero partecipare a cinque tipi di scambi a base d'acqua. Prossimo, hanno creato 4000 diversi progetti di rete, suddiviso in 200 disegni a 20 diversi valori di annidamento.

Hanno scoperto che quando il design della rete aveva un'elevata nidificazione, l'utilizzo di acqua dolce è stato inferiore e la rete è sopravvissuta a disturbi imprevisti, che alla fine si è tradotto in maggiori risparmi e conservazione delle risorse. Hanno anche trovato in scenari più specifici, come quando le industrie erano sparse geograficamente e le risorse erano molto costose, l'elevata nidificazione nelle reti industriali era ancora più vantaggiosa.

I ricercatori hanno notato di aver analizzato solo gli scambi idrici nello studio attuale e il loro lavoro futuro affronterà altri tipi di scambi di risorse e impatti ambientali. Però, hanno affermato che il vantaggio di un'elevata nidificazione nelle reti industriali era generalizzabile anche ad altri scambi.

"L'acqua è lo scenario peggiore rispetto ad altri prodotti di scambio in termini di costi di infrastruttura, " ha affermato Layton. "I nostri risultati hanno identificato situazioni in cui l'elevata nidificazione è un vantaggio, che poi può guidare la progettazione della rete. Questo lavoro sosterrà il successo sia dal punto di vista economico che dal punto di vista della resilienza".