نقش زیست سوخت ها در توسعه پایدار زنجیره تامین کشاورزی: با بهره گیری از روش هوش محاسباتی مصنوعی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری و روستایی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

2 استادیار، انرژی‌های تجدیدپذیر، گروه مهندسی پیشرفته، دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

3 کارشناس ارشد، انرژی‌های تجدیدپذیر، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده علوم و فناوری‌های کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل،

چکیده
زمینه و هدف: با افزایش فشارهای زیست‌محیطی و نیاز روزافزون به انرژی‌های پاک، استفاده از زیست‌سوخت‌ها به‌عنوان راهکاری در بهبود پایداری زنجیره تأمین کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است هدف تحلیل نقش زیست‌سوخت‌ها در توسعه پایدار زنجیره تأمین کشاورزی، با بهره‌گیری از رویکرد ترکیبی سیستماتیک، گروه کانونی، و مدل‌سازی مبتنی بر هوش محاسباتی انجام گرفت.
روش‌شناسی: در مرحله اول، از روش مرور سیستماتیک بر پایه دستورالعمل PRISMA برای شناسایی متغیرهای کلیدی استفاده شد. با مشارکت ۲۰ خبره در قالب گروه کانونی، مهم‌ترین پارامترهای اثرگذار از جمله فناوری تولید زیست‌سوخت، سیاست‌های حمایتی، زیرساخت‌های انرژی، و شاخص‌های اقتصادی و زیست‌محیطی شناسایی شد. در ادامه، برای تحلیل داده‌ها از الگوریتم‌های جنگل تصادفی و انتخاب ویژگیRelief  بهره گرفته شد.
نتایج و یافته‌ها: مدل‌سازی نشان داد که الگوریتم جنگل تصادفی با دقت ۸۵٪ (AUC=0.98) توانسته است به‌طور مؤثر زنجیره‌های تأمین با سطوح مختلف پایداری را خوشه‌بندی کند. خوشه‌بندی حاکی از آن بود که شاخص‌هایی نظیر اشتغال‌زایی مستقیم در روستا، کاهش آلایندگی، کاهش هزینه انرژی و فاصله تا مراکز فرآوری بیشترین تأثیر را در ارتقاء پایداری ایفا می‌کنند، در حالی که نوع و مقدار زیست‌سوخت مصرفی تأثیر کمتری داشته‌اند. یافته‌ها بیانگر آن است که توسعه پایدار زنجیره تأمین کشاورزی نیاز به تمرکز بر بهبود فناوری‌های تولید، زیرساخت‌های زیست‌سوختی، سیاست‌های حمایتی هدفمند و برنامه‌های آموزشی برای کشاورزان است. یافته های این مطالعه، ضمن ارائه چارچوبی نوین برای ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر در زنجیره تأمین کشاورزی، می‌توانند مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های سیاستی و راهبردهای بهینه‌سازی در راستای تحقق توسعه پایدار در بخش کشاورزی ایران و سایر کشورهای در حال توسعه باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

The role of biofuels in the sustainable development of the agricultural supply chain: using artificial computational intelligence methods

نویسندگان English

lotfollah Maleki Masoomabad 1
Sina Ardabili 2
Fatemeh Hashemi 3
1 Assistant Professor, Department of Geography and Urban and Rural Planning, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Assistant Professor, Renewable Energy, Department of Advanced Engineering, Faculty of Advanced Technologies, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 MSc, Renewable Energy, Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agricultural Sciences and Technologies, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده English

Background and Objective: With increasing environmental pressures and the growing need for clean energy, the use of biofuels has been considered as a solution to improve the sustainability of the agricultural supply chain. This study aimed to analyze the role of biofuels in the sustainable development of the agricultural supply chain using a systematic, focus group, and computational intelligence-based modeling approach.
Methodology: In the first stage, a systematic review method based on the PRISMA guideline was used to identify key variables. With the participation of 20 experts in the focus group format, the most important influential parameters, including biofuel production technology, support policies, energy infrastructure, and economic and environmental indicators, were identified. Subsequently, random forest algorithms and Relief feature selection were used to analyze the data.
Results and Findings: The modeling showed that the random forest algorithm was able to effectively cluster supply chains with different levels of sustainability with an accuracy of 85% (AUC=0.98). Clustering indicated that indicators such as direct employment generation in rural areas, pollution reduction, energy cost reduction, and distance to processing centers had the greatest impact on promoting sustainability, while the type and amount of biofuel consumed had a lesser impact. The findings indicate that sustainable development of the agricultural supply chain requires a focus on improving production technologies, biofuel infrastructure, targeted support policies, and educational programs for farmers.While providing a new framework for integrating renewable energies into the agricultural supply chain, it can provide a basis for policy decisions and optimization strategies to achieve sustainable development in the agricultural sector of Iran and other developing countries.

کلیدواژه‌ها English

biofuel
sustainable development
agricultural supply chain
computational intelligence
random forest
Ahmed, W.  and Sarkar, B.  "Impact of carbon emissions in a sustainable supply chain management for
asecond generation biofuel," Journal of cleaner production, vol. 186, pp. 807-820, 2018.
Awudu. I and Zhang, J. "Uncertainties and sustainability concepts in biofuel supply chain management: A review," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 16, no. 2, pp. 1359-1368, 2012.
Blair, M. J. Gagnon, B. Klain, A.  and Kulišić, B."Contribution of biomass supply chains for bioenergy to
 sustainable development goals," Land, vol. 10, no. 2, p. 181, 2021.
Basu,c.  Biofuels and Biodiesel. Springer, 2021.
Bandh, S. A.  and Malla, F. A.  Biofuels in Circular Economy. Springer, 2022.
Biénabe, E. Rival , A and. Loeillet, D. Sustainable development and tropical agri-chains. Springer, 2017.
Brownlee,J. Machine learning mastery. Machine Learning Mastery, 2022.
Boyabatlı, O.  Kazaz, B. and Tang, C. S. Agricultural Supply Chain Management Research. Springer, 2022.
Burkov, A. The hundred-page machine learning book. Andriy Burkov Quebec City, QC, Canada, 2019.
Blaschek, H. P.  Ezeji, T. C.  and Scheffran, J.  Biofuels from agricultural wastes and byproducts. Wiley Online Library, 2010.
Chandel A. K. and Sukumaran, R. K.  Sustainable biofuels development in India. Springer, 2017.
Despoudi, S.  Spanaki, K. Rodriguez-Espindola, O.  and Zamani, E. D.  Agricultural supply chains and industry 4.0. Springer, 2021.
De Brauw A. and Bulte, E.  African farmers, value chains and agricultural development. Springer, 2021
De Blasio, C. Fundamentals of biofuels engineering and technology. Springer, 2019.
Dalal-Clayton, B.  and S. Bass, Sustainable development strategies: a resource book. Routledge, 2012.
Hashmi, M. F.  and Kesakr, A. G. Machine Learning and Deep Learning for Smart Agriculture and
Applications. IGI global, 2023.         
Katila, P.  C.. Colfer, J. P. De Jong, G. Galloway, P. Pacheco, and Winkel, G.  Sustainable development goals. Cambridge University Press, 2019.
Kamble, S. S. Gunasekaran, A. and. Gawankar, S. A "Achieving sustainable performance in a data-driven agriculture supply chain: A review for research and applications," International journal of production economics, vol. 219, pp. 179-194, 2020.
Khandelwal, C. Singhal, M.  Gaurav, G.  Dangayach, G. and Meena, M.  "Agriculture supply chain management: a review (2010–2020)," Materials Today: Proceedings, vol. 47, pp. 3144-3153, 2021.
Liakos, K. G. Busato, P. Moshou, D. Pearson, S. and Bochtis, D.  "Machine learning in agriculture:A review," Sensors, vol. 18, no. 8, p. 2674, 2018.
Lal R. and Stewart, B. A. Soil quality and biofuel production. CRC Press, 2009.
Marten, G. G. Human ecology: Basic concepts for sustainable development. Routledge, 2010.
Mukherjee, A. A.  . Singh, R. K Mishra, R. and S. Bag, "Application of blockchain technology for sustainability development in agricultural supply chain: Justification framework," Operations. ManagementResearch, vol. 15, no. 1, pp. 46-61, 2022.
Narula S. A. and Raj, S.Sustainable Food Value Chain. Development. Springer, 2023.
Nagothu, U. S.  Agricultural Development and Sustainable Intensification. 2018.
Otsuka, K.and Fan, S. Agricultural development: New perspectives in a changing world. Intl Food Policy Res Inst, 2021.
Roorda, N. Fundamentals of sustainable development. Routledge, 2020.   
Roosa, S. A. Sustainable development handbook. CRC Press, 2020.
Safari, Amin, and Ali Azar. "Teaching Geographic Sciences in the Age of Artificial Intelligence: Explaining Opportunities and Challenges." Organization of space economy 2, no. 5. 2024. 83-102.
Schnepf, R.  "Agriculture-based biofuels: Overview and emerging issues," 2010.  
Singh, R. S. Pandey, A.  and Gnansounou, E.  Biofuels: production and future perspectives. CRC press, 2016.
Srivastava, N.  Srivastava, M. Mishra, P. K and Gupta, V. K.  Biofuel production technologies:
 critical analysis for sustainability. Springer, 2020.
Uddin M. S.  and Bansal, J. C.  Computer Vision and Machine Learning in Agriculture, Volume 2. Springer, 2022.
Umakanth, A. Datta, A. Reddy, B. S. and Bardhan, S. "Biomass feedstocks for advanced biofuels: sustainability and supply chain management," Advanced biofuel technologies, pp. 39-72, 2022.
Zaimes, G. G.  Vora, N.  Chopra, S. S. Landis, A. E. and V. Khanna, "Design of sustainable biofuel processes and supply chains: challenges and opportunities," Processes, vol. 3, no. 3, 2015p633.
دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 24
تابستان 1405
صفحه 390-409

  • تاریخ دریافت 26 فروردین 1404
  • تاریخ بازنگری 21 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 30 خرداد 1404
  • تاریخ اولین انتشار 31 خرداد 1404
  • تاریخ انتشار 01 شهریور 1405