Tehlikeli atık lojistiğinde yük ve rota optimizasyonu ile emisyon azaltımı
Emission reduction through load and route optimization in hazardous waste logistics
- Tez No: 929924
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİYE SUNA ERSES YAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Çevre Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Industrial and Industrial Engineering, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 221
Özet
Bu tez çalışmasında, Türkiye'de üretilen tehlikeli atıkların üretildikleri noktalardan nihai bertaraf noktasına kadar taşınması sürecinde yük ve rota optimizasyonu yapılarak emisyon azaltımı konusu çalışılmıştır. Çalışmanın temel amacı, tehlikeli atıkların toplanması ve bertaraf tesislerine taşınması sürecinde araç kapasitelerinin etkin kullanımını sağlamak, optimum rotalar belirleyerek toplam taşıma mesafesini minimize etmek ve buna bağlı olarak yakıt tüketimi ile karbon emisyonlarını azaltmaktır. Optimizasyon çalışması kapsamında geliştirilen matematiksel model ile tehlikeli atık araçlarının ağırlıkça ve hacimce dolulukları incelenerek doluluk oranlarının artırılması, sefer sayılarının azaltılması, araç filosunda kullanılan araç sayılarının azaltılması, harcanacak yakıtın azaltılması ve emisyonları azaltılması hedeflenmiştir. Tez çalışmasında, Türkiye'nin ilk ve en geniş atık bertaraf yelpazesine sahip tesislerden biri olan İZAYDAŞ'tan alınan 2011-2021 yılları arası gerçekleşmiş veri setleri kullanılarak analizler yapılmıştır. Alınan verilerden öncelikle gerçekleşmiş atık taşıma operasyonları incelenmiş ve mevcut durum ortaya konmuştur. Ardından bu gerçekleşmiş atık taşıma görevleri için farklı araç tipleri için optimizasyon senaryoları oluşturulmuştur. Araç filolarında mini panelvandan TIR'a kadar on bir farklı araç tipi değerlendirilmiş, her birinin yük kapasitesi, konteyner/palet kapasitesi, yakıt tüketimi ve emisyon değerleri analiz edilmiştir. Çalışmada geliştirilen matematiksel model, kümeler, parametreler ve kısıtlar belirlenerek oluşturulmuştur. Güzergah optimizasyonu için Google Maps kullanılarak şehirler arası mesafeler çalışılmış ve lokasyonlar arası ölçüm matrisi oluşturulmuştur. İl içi atık taşıma operasyonları incelenmiş ve şehir içi mesafeler için uzaklıklar belirlenmiştir. Her araç tipi için maksimum tonaj ve konteyner/palet kapasiteleri göz önünde bulundurularak optimum güzergahlar hesaplanmıştır. Optimizasyon sonuçları; sefer sayıları, kat edilen mesafeler, araç doluluk oranları, yakıt tüketimleri ve emisyon değerleri açısından karşılaştırılmıştır. Araç doluluk oranları hem ağırlık hem de hacim bazında değerlendirilmiştir. Her senaryo için yakıt tüketimi lt/100km cinsinden hesaplanmış ve toplam CO2 emisyonları kg cinsinden belirlenmiştir. Sonuçlar, optimize edilmiş rotaların ve uygun araç seçiminin, operasyonel maliyetleri ve çevresel etkileri önemli ölçüde azaltabileceğini göstermiştir. Sefer sayılarında %52,44'lük bir iyileşme, araç kullanım oranında %51,02'lik iyileşme, kat edilen yollarda %25,10'luk iyileşme elde edilmiştir. Araç doluluk oranlarında ise ağırlıkça %125,04'lük ve hacimce %19,61'lik bir iyileşme elde edilmiştir. Kullanılan yakıt ve buna paralel olarak da CO2 emisyonlarında %36,98'lik azaltım elde edilmiştir. Bu çalışma, tehlikeli atık taşımacılığında sürdürülebilir bir bakış açısı kazandırmakta ve sektördeki firmalara operasyonel verimlilik açısından yol gösterici olacaktır. Geliştirilen bu optimizasyon modeli, farklı araç tipleri ve güzergahlar için en uygun çözümü belirleyebilecek ve karar vericilere destek sağlayacaktır. Çalışmanın sonuçları, tehlikeli atık lojistiğinde güzergah optimizasyonu ve filo yönetiminin önemini ortaya koymakta ve bu alanda yapılacak gelecek çalışmalar için bir temel oluşturmaktadır. Özellikle emisyon azaltımı ve yakıt tasarrufu konularında elde edilen sonuçlar, sürdürülebilir taşımacılık stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
This thesis study examines the emission reduction through load and route optimization in the transportation process of hazardous wastes from their generation points to final disposal sites in Turkey. The main objective of the study is to ensure effective use of vehicle capacities during the collection and transportation of hazardous wastes to disposal facilities, minimize total transportation distance by determining optimal routes, and consequently reduce fuel consumption and carbon emissions. The study analyzes real operational data from IZAYDAS (Izmit Waste and Residue Treatment, Incineration and Recycling Co. Inc.), covering hazardous waste transportation operations conducted between 2011-2021. The comprehensive dataset encompasses 2,290 days of packaged hazardous waste shipments from 8,727 different companies across Turkey. During this period, a total of 8,972 shipments were completed, transporting 42,868,816 kg of packaged hazardous waste using 89,095 pallets/containers. These operations were carried out by a fleet of 8,712 licensed hazardous waste transportation vehicles, covering a total distance of 2,344,737 kilometers. The research examines key operational parameters with a particular focus on vehicle capacity utilization and loading efficiency. The analysis includes detailed evaluation of transportation routes, fuel consumption patterns, and environmental impact metrics. The operational data shows that these shipments consumed 733,516 liters of fuel, with an average consumption rate of 31.28 liters per 100 kilometers, resulting in total carbon emissions of 1,971,780 kg CO2 over the study period. This extensive dataset provides a robust foundation for analyzing and optimizing the complex relationships between vehicle utilization, operational efficiency, and environmental impact. The research methodology includes a comprehensive analysis of vehicle fleet composition and its impact on operational efficiency. Various vehicle types are evaluated based on their capacity, fuel efficiency, and suitability for different types of hazardous waste transportation. The study implements a systematic approach to determine optimal fleet composition, considering factors such as load capacity constraints, maintenance requirements, and operational costs. The analysis includes detailed evaluation of vehicle performance metrics, including fuel consumption patterns, loading efficiency, and environmental impact across different operational scenarios. The optimization model developed in this study considers various operational constraints such as vehicle capacity limitations, time windows for deliveries, and regulatory requirements for hazardous waste transportation. The model incorporates sophisticated algorithms to generate optimal route combinations while balancing operational efficiency with environmental and safety considerations. A key feature of the model is its ability to adapt to changing operational conditions and regulatory requirements, ensuring sustainable and compliant transportation operations. The route optimization process utilizes advanced spatial analysis techniques combined with mathematical optimization algorithms. The distance matrix between collection points is calculated using GIS, incorporating real-world routing constraints and traffic patterns. The optimization algorithm considers multiple factors simultaneously, including distance minimization, capacity utilization, time windows, and environmental impact. The model evaluates various vehicle scenarios ranging from small vans to large trucks, analyzing their impact on operational efficiency and environmental performance. The research framework includes detailed analysis of environmental impact factors, particularly focusing on fuel consumption and emissions. The study utilizes standardized methodologies for calculating carbon emissions, incorporating vehicle-specific emission factors and operational conditions. The environmental impact assessment includes analysis of direct emissions from vehicle operations as well as indirect environmental impacts associated with transportation activities. A critical achievement of this study is the significant enhancement in vehicle capacity utilization metrics, which represents the primary focus of the optimization efforts. The analysis of current operations revealed substantial inefficiencies in vehicle utilization, with weight-based capacity utilization at only 33.15% and volume-based utilization at 36.35%. Through the implementation of advanced load planning strategies and sophisticated optimization algorithms, the model achieved remarkable improvements in these metrics. Weight-based capacity utilization was increased to 74.60%, representing a 125.04% enhancement in loading efficiency. Similarly, volume-based capacity utilization improved to 43.47%, marking a 19.61% increase. These improvements were achieved through the development of optimized loading patterns, better cargo consolidation strategies, and improved vehicle-to-cargo matching algorithms. The enhanced capacity utilization directly contributes to operational efficiency by reducing the number of required trips and vehicles while maintaining the same service level. The optimization model demonstrates that proper load planning and cargo consolidation can more than double the effective utilization of vehicle capacity, leading to substantial reductions in operational costs and environmental impact. The optimization model has enabled a substantial reduction in the required vehicle fleet, decreasing from 8,712 to 4,267 vehicles, achieving a 51.02% improvement in fleet utilization efficiency. This reduction was accomplished while maintaining service quality standards and enhancing operational capacity management. The optimized fleet composition provides improved flexibility in handling varying transportation demands while ensuring efficient resource utilization. Environmental impact analysis shows significant improvements in sustainability metrics. Total fuel consumption decreased from 733,516 liters to 462,236 liters, representing a 36.98% reduction. The emission calculations, utilizing IPCC Tier 1 methodology and DEFRA emission factors, demonstrate that CO2 emissions can be reduced from 1,971,780 kg to 1,242,545 kg, achieving a 36.98% reduction in total carbon emissions. These environmental improvements were achieved through a combination of reduced transportation distance, improved vehicle utilization, and optimized routing strategies. The study has revealed important correlations between operational efficiency and environmental performance. The analysis demonstrates that improvements in route optimization and vehicle utilization directly contribute to reduced environmental impact. The research findings indicate that systematic optimization of transportation operations can lead to simultaneous improvements in both operational efficiency and environmental sustainability. The optimization model demonstrates that significant improvements in operational efficiency can be achieved while maintaining high safety standards and regulatory compliance. The research findings provide valuable insights into the relationship between various operational parameters and their impact on overall system performance. The study shows that proper route optimization and vehicle utilization can lead to substantial reductions in both operational costs and environmental impact. These results have important implications for hazardous waste transportation management, suggesting that integrated optimization approaches combining GIS capabilities with mathematical modeling can provide effective solutions for complex logistics challenges. The model developed in this study offers a practical framework for optimizing hazardous waste transportation operations while considering multiple operational, environmental, and safety objectives. The research contributes significantly to the field by providing a comprehensive optimization framework that can be adapted for various hazardous waste transportation scenarios. The methodology and findings serve as a valuable reference for transportation planners, environmental managers, and policy makers working to improve the efficiency and sustainability of hazardous waste management systems. The study demonstrates the practical application of advanced optimization techniques in solving real-world transportation challenges. Looking ahead, this research opens up several avenues for future investigation, including the integration of real-time tracking systems, dynamic route optimization capabilities, and advanced risk assessment methodologies. Further research could explore the application of this optimization framework to other types of specialized transportation operations and investigate the potential for incorporating emerging technologies in transportation logistics optimization. The findings suggest opportunities for continued improvement in hazardous waste transportation efficiency through the application of advanced optimization techniques and emerging technologies.
Benzer Tezler
- Tersine lojistik ve sağlık kuruluşlarından kaynaklanan atıkların imhası için ağ tasarımı
Reverse logistics and network design for waste disposal in health institutions
AYŞENUR BUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALP ÜSTÜNDAĞ
- A multi-objective mathematical model for the operations planning of a reverse logistics facility and an application
Tersine lojistik tesisinin operasyon planlamasına ilişkin çok amaçlı bir matematiksel model ve bir uygulama
EMİNE NİSA CAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞULE ITIR SATOĞLU
- Tehlikeli atık düzenli depolama alanlarında doğal materyallerle ağır metal giderimi
Removal of heavy metals hazardous waste landfiils using natural materials
EMİNE BERİL GÜMÜŞEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Çevre MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. N. GAMZE TURAN
- Tehlikeli atık yönetiminde atık ilaçların idaresi uygulamaları ve Türkiye için öneriler
Management practices for waste drugs and suggestions for Turkey
CEREN KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ AZBAR
- Hazardous waste and recovery a case study of life cycle and environmental impact assessment of glass wool
Tehlikeli atık ve geri kazanım cam yününün yaşam döngüsü ve çevresel etki değerlendirmesi durum çalışması
NİL AĞIL
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ENVER YASER KÜÇÜKGÜL