Che cos'è l'analisi del flusso dei materiali (MFA)?
La contabilità sistematica dei movimenti e delle scorte di vari materiali durante un periodo specifico in un'area è resa possibile da MFA. La definizione di "materiali" è completa, includendo singoli costituenti chimici, composti e prodotti finiti. Alluminio, acciaio, rame e uranio sono alcuni materiali spesso studiati come parte di un programma MFA. Il concetto di bilanciamento di massa, sviluppato dalla legge di conservazione della massa, è il fondamento di MFA. Ciò implica che gli input e gli output dei materiali, con eventuali perdite o scorte, devono essere bilanciati (ad esempio, accumulo). MFA può coprire il ciclo di vita di un materiale, inclusi estrazione, utilizzo manifatturiero e gestione dei rifiuti. MFA è appropriato per la ricerca sulla scarsità di risorse perché considera sia le scorte di materiali che il flusso di materiali oltre ai flussi di materiali. In genere, i flussi di materiali vengono monitorati per anni, consentendo lo studio di modelli a lungo termine nell'utilizzo dei materiali. MFA può anche calcolare la produttività delle risorse di un'economia. Tuttavia, non è appropriato considerare singoli sistemi di produzione.
Analisi del flusso dei materiali (MFA)
Pertanto, MFA valuta il flusso di materiali e beni in un sistema di produzione o distribuzione. MFA può aiutare a identificare le aree in cui è possibile apportare miglioramenti per ottimizzare il flusso di materiali e beni, migliorare l'efficienza e ridurre i costi.
L'obiettivo di MFA è esaminare i flussi e le scorte di qualsiasi sistema basato sui materiali; MFA è uno strumento adatto. Fornisce informazioni sul comportamento del sistema. L'integrazione con altri campi come il flusso di energia, l'analisi economica e orientata al consumatore semplifica la gestione di un sistema antropogenico. Gli obiettivi di MFA sono:
Valutare il movimento di materiali e beni in un sistema di produzione o distribuzione è noto come obiettivo primario di uno studio MFA. Può trovare luoghi in cui il flusso di materiali e interessi può essere ottimizzato, portando in ultima analisi a una maggiore efficienza e costi inferiori.
Un esempio di un modello di analisi del flusso di materiali (MFA)
MFA è spesso utilizzato con altri metodi analitici come la mappatura dei processi e l'analisi del valore per comprendere più a fondo un sistema di produzione o distribuzione. L'uso di un MFA dipende dai requisiti dell'organizzazione; MFA può essere applicato in diversi modi. Di seguito sono riportate alcune tipiche applicazioni MFA:
- Individuare inefficienze e sprechi in una catena di produzione o distribuzione.
- Migliorare le operazioni di una struttura di produzione o di magazzino.
- Migliorare la movimentazione di forniture e prodotti attraverso una catena di fornitura.
- Valutazione degli effetti della produzione e della movimentazione dei materiali sull'ambiente.
L'importanza dell'MFA
Poiché può aiutare le aziende ad aumentare l'efficacia delle loro reti di produzione e distribuzione, l'MFA è significativo. Ciò può causare risparmi finanziari e ridurre l'impatto ambientale della movimentazione e della produzione dei materiali.
MFA è uno strumento aziendale per aumentare le prestazioni di un'organizzazione migliorando il flusso di materiali. Viene anche impiegato per individuare e risolvere i colli di bottiglia correlati alla produzione. L'obiettivo di MFA è aumentare l'efficacia del processo di produzione, che consente il risultato finale dell'azienda. Come strategia basata sui dati che dipende da dati precisi riguardanti il flusso di materiali. In varie fasi del processo di produzione, vengono effettuati inventari dei materiali per raccogliere questi dati. MFA viene utilizzato per sviluppare un modello del processo di produzione. Per individuare e risolvere i colli di bottiglia del processo di produzione, utilizzare questo approccio.
Comprensione del sistema di analisi del flusso dei materiali e delle sue definizioni chiave
Un esempio di un modello di analisi del flusso di materiali (MFA)
La valutazione sistematica dei flussi e delle scorte di materiali all'interno di un sistema caratterizzato nello spazio e nel tempo è nota come MFA. Collega le fonti, i percorsi e i pozzi intermedi e finali di un materiale. Un bilancio dei materiali semplice può gestire i risultati di un MFA che confronta tutti gli input, le scorte e gli output di un processo a causa della regola della conservazione della materia.
L'approccio è interessante come strumento di supporto alle decisioni nella gestione delle risorse, nella gestione dei rifiuti e nella gestione ambientale per questa caratteristica distintiva dell'MFA. Un MFA fornisce informazioni su tutti i flussi e le scorte di un particolare materiale all'interno di un sistema completo e coerente. Il flusso di rifiuti e carichi ambientali può essere visto e le loro origini possono essere trovate bilanciando input e output. Il rilevamento precoce dell'esaurimento o dell'accumulo di scorte di materiale consente di implementare azioni preventive o incoraggiare una maggiore espansione e un uso futuro. Emergono anche piccoli aggiustamenti che non possono essere visti nel breve termine ma potrebbero gradualmente causare danni a lungo termine. I sistemi antropogenici non sono solo movimenti e scorte di materiali. Se l'antroposfera deve essere gestita in modo responsabile, deve considerare energia, spazio, informazioni e sfide socioeconomiche. L'MFA può essere eseguita senza tenere conto di questi elementi.
Tuttavia, queste considerazioni aggiuntive sono necessarie per la maggior parte delle circostanze per comprendere e utilizzare i risultati MFA. MFA è comunemente combinato con analisi di economia, pianificazione urbana e altri argomenti pertinenti. Per l'esame dei sistemi antropogenici, è richiesto un linguaggio comune. Questa somiglianza rende più facile confrontare i risultati di diversi MFA in modo visibile e ripetibile. Questo manuale definisce il vocabolario e i processi per analizzare, descrivere e modellare i sistemi di flusso di materiali, consentendo una contabilità completa, ripetibile e trasparente di tutti i flussi di materiali e delle scorte all'interno di un sistema.
La parola "materiale" si riferisce sia a cose che a sostanze. Secondo la definizione chimica, una sostanza è una materia singola composta da unità uniformi. Il materiale è un elemento se i mattoni sono atomi, come carbonio o ferro, o un composto chimico se i mattoni sono molecole, come anidride carbonica o cloruro di ferro. Le sostanze o combinazioni di sostanze sono considerate beni quando i mercati attribuiscono loro un valore economico. Il valore può essere positivo (ad esempio, un veicolo, benzina o legno) o negativo (rifiuti solidi urbani, fanghi di depurazione). Il termine "beni" è generalmente utilizzato in economia per riferirsi a beni immateriali come energia (come elettricità), servizi e informazioni. Tuttavia, nella terminologia MFA, la parola "beni" si riferisce esclusivamente a oggetti tangibili. Ma quando MFA viene utilizzato, ad esempio, per esprimere giudizi sulla conservazione delle risorse, la relazione tra beni definiti da MFA e altri beni utilizzati dagli economisti potrebbe essere significativa. Il trasporto, il cambiamento o lo stoccaggio dei materiali vengono tutti elaborati.
Il movimento del fosforo disciolto in un fiume è un esempio di processo di trasporto naturale. Può anche essere un'attività artificiale, come il flusso di gas in una conduttura o la raccolta dei rifiuti. Lo stesso vale per gli stoccaggi e le trasformazioni (come l'ossidazione dell'anidride carbonica da parte di incendi boschivi naturali rispetto a sistemi di riscaldamento artificiali) (ad esempio, sedimentazione naturale rispetto a discariche artificiali). Le scorte hanno l'unità fisica di chili e sono definite come riserve di materiale (massa) all'interno del sistema esaminato. Una scorta è un componente di processo costituito dalla massa mantenuta all'interno del processo. Le scorte svolgono un ruolo cruciale nel metabolismo di un sistema. Il tempo di residenza medio del materiale nella scorta può essere calcolato in circostanze di stato stazionario (input uguale output) dividendo la massa del materiale nella scorta per il flusso di materiale in entrata o in uscita dalla scorta. Le scorte possono aumentare o diminuire di dimensioni a causa dell'accumulo o dell'esaurimento del materiale. I flussi di materiali (massa per tempo) o i flussi (massa per tempo e sezione trasversale) collegano i processi. Le importazioni e le esportazioni sono flussi o flussi che si verificano attraverso i confini del sistema. I materiali che entrano in un processo sono detti input, mentre quelli che escono sono detti output.
Un sistema comprende diversi flussi di materiali, scorte e processi all'interno di un confine predeterminato. Il sistema più piccolo comprende semplicemente un processo. Di seguito sono riportati alcuni esempi di sistemi tipici esaminati da MFA: una regione, un inceneritore comunale, una casa residenziale, un'industria, un'azienda agricola, ecc. Spazio e tempo vengono utilizzati per definire i confini del sistema. Quando viene scelto il confine del sistema nel tempo, devono essere considerati fattori quali obiettivi, disponibilità dei dati, periodo di bilanciamento appropriato, tempo di residenza dei materiali all'interno delle scorte e altri. Può comprendere confini fisici (regione) o limiti virtuali (ad esempio, nuclei familiari privati, inclusi i processi al servizio dei nuclei familiari privati come trasporti, raccolta dei rifiuti e sistema fognario).
Un esempio di un modello di analisi del flusso di materiali (MFA)
Sostanza: Qualsiasi elemento (chimico) o composto composto da unità univariate è una sostanza. Tutte le sostanze (come N, C, Cu, NH4+ e CO2) sono omogenei perché hanno ciascuno una costituzione distinta e identica.
BENE: Le entità economiche della materia che hanno un valore positivo o negativo sono i beni (ad esempio, rispettivamente, acqua potabile, olio combustibile, rifiuti solidi, acque reflue).
Alcuni prodotti, come l'aria, i gas di scarico o le precipitazioni, hanno un valore neutro, ovvero non hanno alcun valore economico.
MATERIALE: La parola "materiale" è usata per riferirsi sia a sostanze che a oggetti. Pertanto, comprende tutti i materiali naturali e quelli che sono stati alterati fisicamente o chimicamente.
PROCESSI: Quando si esaminano prodotti e sostanze, o quando non è ancora evidente se verrà condotto un esame a livello di beni o sostanze, viene utilizzata la parola "materiale". La trasformazione, il trasporto e lo stoccaggio di beni e sostanze sono processi.
AZIONE: Per “scorta di materiali” si intende l’intera quantità di materiali conservati in un processo.
Ecco alcuni esempi di stock:
- I rifiuti in un impianto di incenerimento: i rifiuti freschi aumentano le scorte, mentre l'incenerimento ne provoca la diminuzione
- L'edificio è un componente dell'infrastruttura: lo stock aumenta quando viene costruito un nuovo edificio. Lo stock diminuisce quando un edificio viene demolito.
FLOW è il rapporto di massa per unità di tempo che passa attraverso un conduttore, come un tubo dell'acqua. È possibile specificare la divisione fisica del flusso in termini di kg/sec o t/anno.
FLUSSO: è un flusso per “sezione trasversale”, secondo la definizione. Una persona, 1 m2 di superficie, o un'entità come una casa privata o un'azienda sono spesso utilizzate come sezioni trasversali in MFA. Il flusso può essere espresso in unità come kg/(sec.m2).
SISTEMA: Un sistema comprende diversi componenti che interagiscono tra loro. I membri di un sistema sono chiamati processi e flussi in MFA. Uno schema potrebbe essere un'azienda (come un impianto di incenerimento dei rifiuti), una regione, un paese o una casa unifamiliare.
Ogni prodotto in un sistema MFA può essere riconosciuto con precisione tramite una procedura originale e una di destinazione.
CONFINE DEL SISTEMA: Il confine del sistema è stabilito nel tempo e nello spazio (confini del sistema temporale e spaziale). Per sistemi antropogenici come un'azienda, una città o un paese, periodi di 1 anno sono spesso usati come limite di tempo a causa della disponibilità dei dati. La regione geografica in cui sono situati i processi di solito determina i confini del sistema spaziale.
Le importazioni sono flussi verso un sistema, mentre le esportazioni sono movimenti verso l'esterno del sistema.
Che cosa è l'analisi del flusso di sostanze (SFA)?
Quando una singola sostanza è al centro dell'attenzione, MFA, nota anche come SFA, è una valutazione metodica dello stato e dei cambiamenti dei flussi e delle scorte di materiali all'interno di un sistema specificato nello spazio e nel tempo. MFA collega le fonti, i percorsi, i pozzi intermedi e i pozzi finali di un materiale. I risultati di un MFA possono essere gestiti da un semplice bilanciamento di massa che mette a confronto tutti gli input, le scorte e gli output di un processo a causa della legge di conservazione della materia. L'approccio è interessante come strumento di supporto alle decisioni nella gestione delle risorse, nella gestione dei rifiuti, nella gestione ambientale e nella valutazione delle politiche a causa di questa caratteristica distintiva di MFA.
Tuttavia, SFA è un sottotipo particolare di MFA che si concentra su elementi chimici o molecole. L'obiettivo primario della maggior parte degli studi SFA è quello di offrire conoscenze per la gestione strategica regionale o nazionale delle sostanze chimiche. SFA può monitorare la contaminazione ambientale nel tempo in una determinata area. Emissioni di inquinamento da varie fonti nell'aria, nell'acqua e nel terreno di un'area specifica. Tuttavia, la linea che separa MFA e SFA è spesso sfocata e le due frasi sono occasionalmente intercambiabili.
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