Geri Dön

Sürdürülebilir bir hammadde olarak meşe palamudu: Tedarik zinciri ağı tasarımı

Utilization of acorns as a sustainable raw material: Supply chain network design

  1. Tez No: 958859
  2. Yazar: İREM NUR İLBAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞEYDA SERDAR ASAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 117

Özet

Son yıllarda dünya genelinde nüfusun artması ve buna bağlı olarak tüketim alışkanlıklarının yoğunlaşması, çevresel kaynaklar üzerinde önemli baskılar oluşturmakta ve sürdürülebilirlik problemlerini gündeme getirmektedir. Özellikle atıl durumdaki doğal kaynakların ekonomik ve çevresel açıdan etkin kullanımı, bu sorunların çözümüne katkı sunmaktadır. Türkiye'nin geniş orman alanlarında bolca bulunan ancak çoğunlukla atıl durumda kalan meşe palamudu (Quercus ithaburensis), bu bağlamda değerlendirilmesi gereken önemli bir kaynak olarak öne çıkmaktadır.Meşe palamudunun geleneksel kullanımının ötesinde, un, tanen ve biyokütle gibi yüksek katma değerli ürünlere dönüştürülme potansiyeli bulunmaktadır. Bu tez çalışmasının temel amacı, Türkiye genelindeki atıl durumdaki meşe palamudu kaynaklarının ekonomik ve çevresel açıdan sürdürülebilir yöntemlerle değerlendirilmesini sağlayacak kapsamlı bir tedarik zinciri ağı tasarlamaktır. Bu amaç doğrultusunda, tedarik zinciri ağı modeli karma tam sayılı doğrusal programlama (Mixed Integer Linear Programming - MILP) yöntemi kullanılarak formüle edilmiş ve GAMS optimizasyon yazılımıyla çözülmüştür. Model kapsamında hammadde toplama noktalarından işleme tesislerine ve nihai ürünlerin dağıtımına uzanan ağ yapısı optimize edilmiştir. Tesislerin konumları, kapasite tahsisleri ve taşımacılık rotaları gibi karar değişkenleri modelde belirlenmiştir. Çalışmada maliyetleri azaltmak ve çevresel etkileri (karbon ayak izi gibi) minimize etmek üzerine odaklanan çok amaçlı optimizasyon çerçevesi oluşturulmuştur. Bu kapsamda Epsilon-Kısıt yöntemi ve AUGMECON2 algoritması birlikte kullanılarak Pareto-optimal çözümler elde edilmiştir. Çözümler arasındaki seçim, çok kriterli karar analiz tekniklerinden Simple Additive Weighting (SAW) yöntemiyle gerçekleştirilmiş ve ekonomik maliyetler ile çevresel sürdürülebilirlik arasında dengeli bir tercih ortaya konmuştur.Sonuçlar, geliştirilen tedarik zinciri ağının meşe palamudu kaynaklarını etkin ve çevre dostu bir biçimde değerlendirdiğini göstermektedir. Bu ağ sayesinde hem maliyetlerde önemli ölçüde tasarruf sağlanmakta, hem de karbon emisyonları ciddi oranda azaltılmaktadır. Önerilen sürdürülebilir tedarik zinciri modeli, yenilenebilir kaynak kullanımını artırarak fosil yakıtlara ve geleneksel tarımsal kaynaklara bağımlılığı azaltma potansiyeline sahiptir. Böylece karbon emisyonlarını azaltan ve kaynak verimliliğini artıran döngüsel ve çevre dostu bir değer zinciri oluşturulmaktadır. Bu çalışmanın literatüre en önemli katkısı, Türkiye'de meşe palamudu gibi orman yan ürünlerinin entegre bir tedarik zinciri çerçevesinde değerlendirilmesine yönelik ilk kapsamlı optimizasyon modelini sunmasıdır. Araştırma, sürdürülebilir tedarik zinciri yönetimine örnek vaka sağlamakla birlikte, çok amaçlı karar verme tekniklerinin gerçek dünya problemlerindeki etkinliğini de ortaya koymaktadır. Gelecekte yapılacak çalışmalarda, modele belirsizlik unsurlarının (arz-talep dalgalanmaları gibi) eklenmesi, farklı bölgeler ve biyokütle türleri için genişletilmesi ve sosyal sürdürülebilirlik unsurlarının (istihdam, kırsal kalkınma gibi) dahil edilmesi önerilmektedir. Bu öneriler, modelin daha geniş kapsamlı ve esnek bir karar destek aracı olarak kullanılmasına olanak tanıyacaktır. Bu araştırma, Avrupa Birliği tarafından desteklenen PRIMA Programı kapsamında yürütülen MEDACORNET projesi çerçevesinde gerçekleştirilmiştir. MEDACORNET, Avrupa Birliği tarafından desteklenen PRIMA Programı'nın bir parçasıdır. MEDACORNET projesi, PRIMA Programı kapsamında, FCT (Portekiz), CDTI (İspanya), Hırvatistan Bilim ve Eğitim Bakanlığı, MIUR (İtalya), TÜBİTAK (Türkiye), MESRS/IRESA/ANPR (Tunus), DGRSDT (Cezayir) ve Fas Yükseköğretim ve Bilimsel Araştırma Devlet Sekreterliği tarafından finanse edilmiştir.

Özet (Çeviri)

The rapid increase in global population, coupled with rising consumption patterns, has significantly exacerbated the pressures exerted on environmental resources. This escalation has resulted in severe sustainability challenges on a global scale. Effective utilization of idle natural resources, from both economic and environmental viewpoints, has emerged as a critical strategy in addressing these sustainability issues. Within this framework, Turkey presents considerable potential due to its extensive forested lands. Notably, the Quercus ithaburensis species, commonly known as oak acorns, represents a largely untapped resource that holds substantial promise for generating economic value while simultaneously mitigating environmental impacts. Traditionally, acorns have been employed in limited capacities, predominantly serving animal feed or local consumption. However, recent advancements underscore their potential transformation into high-value commodities, including flour, tannin, and biomass products. These derived products are particularly relevant given their capacity to substitute conventional resources, thereby contributing to sustainable economic growth and environmental conservation. Flour derived from acorns provides a nutritious, gluten-free alternative to conventional cereals, tannin extracted from acorns is widely applicable in leather processing and wood preservation, and biomass products offer a renewable energy source, significantly contributing to the diversification of sustainable energy portfolios. The primary objective of this thesis is to formulate and optimize a comprehensive supply chain network for acorns, effectively leveraging Turkey's idle natural resources in a sustainable manner. The research explicitly focuses on dual optimization objectives: economic efficiency and environmental sustainability. To this end, a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model was developed and subsequently solved using the General Algebraic Modeling System (GAMS) optimization software. The proposed network encompasses every stage of the supply chain, from the collection of raw acorns to their processing into end products and distribution to targeted markets. Facility location decisions were guided by a combination of the gravity method—minimizing transportation costs based on geographic proximity—and region-specific socio-economic indicators, such as employment rates and infrastructure readiness. These criteria ensure that the supply chain not only maximizes operational efficiency but also contributes to regional development, particularly in rural and economically disadvantaged areas. Furthermore, capacity planning and routing optimization were integrated to reduce overall emissions and costs. This comprehensive network design enables the model to evaluate and suggest strategic investment areas, offering policymakers and private stakeholders valuable insights into where and how to implement infrastructure for acorn-based industries most effectively.To assess the trade-offs between cost minimization and environmental impact reduction, a multi-objective optimization framework was employed. The ε-constraint method, combined with the AUGMECON2 algorithm, was used to derive Pareto-optimal solutions reflecting different balances between the two objectives. This was supplemented by sensitivity analyses and scenario-based evaluations, enhancing the model's adaptability to fluctuations in demand, resource availability, and policy changes. To identify the most suitable solution under specific policy or stakeholder priorities, the Simple Additive Weighting (SAW) method was used to rank the alternatives. Additionally, life-cycle assessment (LCA) methods were integrated to estimate the environmental footprint of each supply chain configuration. The findings indicate that the proposed network significantly reduces transportation and processing costs while cutting CO₂ emissions, thereby demonstrating the feasibility and desirability of integrating acorns into Turkey's sustainable development strategy. The designed supply chain model incorporates several interconnected components, ranging from raw material collection points to processing facilities and, ultimately, to the distribution networks for final products. Critical decision variables incorporated within the model include strategic facility location decisions, capacity allocation decisions for processing centers, and optimal transportation routing. These elements collectively enable a comprehensive assessment and optimization of the entire acorn supply chain network. Facility location decisions were made using advanced methodologies such as the gravity method, which ensures minimization of transportation costs, and socio-economic criteria that account for regional development and employment opportunities. A multi-objective optimization framework was applied to simultaneously minimize economic costs and environmental impacts, primarily focusing on reducing carbon footprints. This dual-objective approach necessitated the application of advanced optimization techniques, specifically the Epsilon-Constraint method integrated with the AUGMECON2 algorithm. This methodological combination facilitated the generation of Pareto-optimal solutions, offering a spectrum of feasible solutions representing trade-offs between economic and environmental objectives. The robustness of the solutions was further validated through sensitivity analyses and scenario evaluations to ensure adaptability to varying economic and environmental conditions. To facilitate decision-making and identify the most appropriate solution among generated alternatives, the Simple Additive Weighting (SAW) method was employed. This approach systematically evaluated solutions based on assigned weights reflecting the relative importance of economic costs and environmental sustainability objectives. The application of the SAW method thus enabled the selection of balanced and pragmatic solutions, optimizing resource utilization while minimizing adverse environmental effects. Additionally, the study involved comprehensive life-cycle assessments (LCA) to quantify and compare the environmental impacts associated with each potential supply chain configuration, further enriching the decision-making process. The results obtained through this integrated methodological approach demonstrate the effectiveness of the proposed sustainable supply chain network. Implementation of the optimized network revealed significant economic advantages, including marked reductions in operational and transportation costs. Concurrently, substantial decreases in carbon emissions were achieved, underscoring the environmental benefits of the designed supply chain. The integration of idle acorn resources into sustainable production processes also enhanced the utilization of renewable resources, thereby reducing dependence on fossil fuels and traditional agricultural inputs. Furthermore, the development of this supply chain network facilitates regional economic growth by creating employment opportunities and fostering local industries, particularly benefiting rural and economically disadvantaged communities. The research further contributes to the broader sustainability literature by providing the first comprehensive optimization framework tailored specifically to forest by-products in Turkey. By integrating acorns into a sustainable supply chain, the study exemplifies a practical and replicable model for sustainable resource management. It also highlights the robustness and applicability of multi-objective optimization techniques in resolving complex, real-world sustainability challenges. Beyond the immediate outcomes of this research, the broader implications extend to national and global sustainability discourse. The thesis sets a precedent for integrating non-timber forest products into formalized economic systems through structured optimization models. This approach can be adapted for other underutilized resources across different ecological zones, promoting inclusive and sustainable industrialization. Moreover, the findings contribute to the policy landscape by offering a quantifiable basis for resource planning, rural development, and green economic initiatives. The interdisciplinary nature of this study—combining operations research, environmental science, and regional economics—also encourages collaboration across academic and institutional domains. As climate change continues to challenge traditional supply chains and resource use paradigms, studies like this underscore the importance of locally adapted, ecologically sound, and economically viable solutions. Ultimately, the proposed model not only supports environmental preservation and economic resilience but also enhances social equity by empowering rural communities through sustainable value creation. This research was carried out within the framework of the MEDACORNET project. The MEDACORNET is part of the PRIMA program supported by the European Union. The MEDACORNET project is funded under the PRIMA program by FCT (Portugal), CDTI (Spain), the Croatian Ministry of Science and Education, MIUR (Italy), TÜBİTAK (Turkey), MESRS/IRESA/ANPR (Tunisia), DGRSDT (Algeria), and the Moroccan State Secretariat for Higher Education and Scientific Research.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    486579

    Life cycle assessment of combined bioheat and biopower production and cost: Simulated case studies based on combustion utilizing turkish oak (Quercus cerris L.) coppices

    Birlikte biyoısı ve biyogüç üretimi yaşam döngüsü değerlendirmesi ve maliyeti: Türkiye meşe (Quercus cerris L.) baltalıklarını kullanan yanma temelli benzetilmiş durum çalışmaları

    GÜNER EKŞİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU

  2. Tez No

    856536

    Simulation and life cycle assessment of combined bioheat and biopower plant using hungary oak (Quercus frainetto L.) coppices as a feedstock

    Macar meşesi (Quercus frainetto L.) baltalıklarını hammadde olarak kullanan birleşik biyoısı ve biyogüç santralinin simülasyonu ve yaşam döngüsü analizi

    FAHRİYE ENDA TOLON

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU

  3. Tez No

    561435

    Design and life cycle assessment of integrated organosolv based biorefinery: Simulated case studies utilizing sessile oak (Quercus petraea) coppices and industrial wood sawdust from Bursa/Turkey region

    Entegre organosolv bazlı biyorafineri tasarımı ve yaşam döngüsü değerlendirmesi: Bursa/Türkiye bölgesinden sapsız meşe (Quercus petraea) ve endüstriyel odun talaşı kullanarak durum çalışmaları simülasyonu

    MERVE NAZLI BORAND

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU

  4. Tez No

    887876

    Calculation of the carbon footprint of valex vegetable tannin product used as an alternative chemical in the tanning process in the leather industry and reduction proposals

    Derı̇ sektöründe tabaklama ı̇şlemı̇nde alternatı̇f kı̇myasal olarak kullanılan valeks bı̇tkı̇sel tanen ürününün karbon ayak ı̇zı̇nı̇n hesaplanması ve azaltım önerı̇lerı̇

    SERDAR YAŞAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL

  5. Tez No

    813924

    Valorization of biomass for fuel and chemicals production

    Yakıt ve kimyasal üretimi için biyokütlenin değerlendirilmesi

    BULUTCEM ÖCAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN

Geri Dön