Egy Kék Gazdaság megközelítés a fenntarthatóság mérésére egy termelőüzem esetén

Átírás

1 Kss Tbor 1 Hetes Zsolt Hartung Kataln 3 Egy Kék Gazdaság megközelítés a fenntarthatóság mérésére egy termelőüzem esetén Maesurng sustanablty n a small producton company a Blue Economy approach ksst@ktk.pte.hu 1 Pécs Tudományegyetem Közgazdaságtudomány Kar, egyetem docens Pécs Tudományegyetem Közgazdaságtudomány Kar, tudományos főmunkatárs 3 Pécs Tudományegyetem Közgazdaságtudomány Kar, PhD hallgató Egy termelővállalat esetén általában számos fenntarthatóság ndkátorhoz gyűtenek adatot, mnt pl. a megúuló energa aránya, vagy a kbocsátott mérgező anyagok mennysége. Azt azonban nem mérk, hogy az adott szervezet struktúráa, folyamata fenntarthatóake, vagy sem. Letaer et al. (01 és Ulanowcz et al. (1980, 1986, 1997, 009, 009b, 013, 014 aánl egy olyan mérőeszközkészletet, amely megmutata egy szervezet fenntarthatóságát, robosztusságát. Eredetleg ezt az eszközkészletet ökológa rendszerekre felesztették k, azonban a módszertan általánosan használható. Így már több területen s alkalmazták, mnt pl. városok (Bodn et al.01, vagy gazdaságok (Goerner et al.009 elemzése. A módszertan eredete az ökológa. Bzonyos ksebb ökológa rendszerek hasonlatosak a ksebb termelővállalatokhoz, így a tanulmány kísérletet tesz arra, hogy ezt a mérőeszköz-készletet ks termelővállalatokra alkalmazza. Ezt két úton tesz: az első egy olyan nulla hulladék-kbocsátásra törekvő rendszer, amely megfelel a körkörös gazdaság elvének. A másodk egy olyan megoldás, amely ezen kívül a Kék Gazdaság elvenek s megfelel. A tanulmány elemz és összehasonlíta a két megoldást az Ulanowczék által kdolgozott mérőeszköz-készlet segítségével. A tanulmány első részében rövden áttekntük az alkalmazott módszertant, mad termelővállalat alkalmazásként egy almaléüzem két lehetséges működés módát smertetük. Ezt használuk fel arra, hogy értékelük a módszertant mndkét esetben. Egy harmónapont keresése Ulanowcz elmélete Ulanowcz et al. (009 elmélete az ökológa rendszerek vselkedésén alapszk. Abból ndul k, hogy sem az nem ó, ha egy rendszer nagyon rezílens, nagy szabadságfokkal rendelkezk, mert akkor hányzk belőle az a rendezőelv, am az egész rendszert mozgata és működőképessé tesz. Az sem ó azonban, ha egy rendszer nagyon hatékony, mvel akkor elveszít azt a változtatás lehetőséget, hogy bármlyen külső körülmény hatásához alkalmazkodn tudon. Ezt a problémát úgy oldák fel, egy un. határozatlanság mutatót hoznak létre (h, amely megenged mndkét rány érvényesülését. Egy bzonyos esemény határozatlansága a következő: h kp log( p (1 Ahol a p egy esemény, dolog előfordulásának valószínűségét elöl, a log(p pedg azt, hogy mekkora meglepetés (s lenne az, ha találkoznánk ezzel a dologgal, eseménnyel. A k egy olyan konstans tag, am a későbbekben bztosíthata megfelelő az adott eseménynek megfelelő dmenzót. Az egyes események határozatlanság mutatóát összegezve kapuk a teles rendszer makroállapot határozatlanság mutatóát: H h k p log( p Az alább ábra mutata az összefüggést az s, a p és a h mutató között. 185

2 sz. ábra - A meglepetés-mutató (s, a p-valószínűség és a h határozatlanság mutató 5 4,5 4 3,5 3,5 1,5 1 0,5 0 p s h Forrás: saát szerkesztés Innen látható, hogy a bztos esemény (p=1 nulla meglepetést hoz magával, így a h értéke s nulla. Amennyben p=0, tehát nem fordul elő az esemény, a meglepetés maxmáls, de a szorzat tt s nulla. A határozatlanság mutató p=1/e-nél vesz fel a maxmumértékét, bármlyen alapú logartmusról s legyen szó. Ez azt elent, hogy egy eseménynek eléggé elen kell lenne ahhoz, hogy elentős szerepet átsszon a rendszer működésében, de elég sok szabad helye kell legyen a kreatvtásnak, változás lehetőségnek, spontanetásnak. Az s látható az ábrából, hogy a rendszernek közelebb kell lenne a spontanetáshoz, kreatvtáshoz, mnt a teles szabályozottsághoz ahhoz, hogy elére az optmáls értéket. A kapcsolatrendszerről Amennyben több tényező van egy rendszerben, ezek száma már valamlyen nformácóval bír, de a közöttük lévő kapcsolatrendszer alkota a rendszer belső struktúráát. Itt a teles struktúranélkülséget, spontanetást a rendszerelemek között kapcsolat teles hánya mutata, míg a teles strukturáltságot, kötöttséget, szabályozottságot az elemek között maxmáls kapcsolat sznt elent. Ekkor a p (egyes elemek előfordulás valószínűsége helyett p (elemek között kölcsönhatások előfordulás valószínűsége lép be. Ulanowcz et al. (009 az ökológa példáukban a táplálkozás láncban meglévő szénforgalmat mérték, mnt az elemek között előfordulás valószínűséget. Az összes szénforgalom adta a rendszer telesítményét (total throughput TST, és az ehhez vszonyított egyes széntartalom-átadások adták a p értékeket. A később gyakorlat alkalmazásoknál s kell találn mndg egy olyan fzka ellemzőt, amely alkalmas arra, hogy a segítségével be lehessen mutatn a teles folyamatot. A tovább számítások érdekében előbb fel kell tárn az összes lehetőséget, amelyet a határozatlanság mutató (1 egy elemre már bemutatott meghatározásának kbővítéseként most a kapcsolatokra alkalmazott formáában írunk fel: h = -kp log(p lletve H kp log( p ( A teles kapactás úgy értelmezhető, mnt az 1.sz. ábrán a h görbe által lefedett terület. Ez a terület két részből áll; a teles rendezetlenségtől (p=0 ndulunk k, és mnél nagyobb a rendezettség (a rendszerhatékonyság, annál ksebb a rendszer tartaléka. A szabad kapactás meghatározásához smernünk kell a p=0-nál és a rendezettség p-értékénél lévő értékek által meghatározott területeket. Láttuk, hogy a p=0-nál a meglepetés (s az elemek között (közös 186

3 valószínűség kapcsolatnélkülség esetén maxmáls. Ilyenkor a p, közös valószínűség értéke szntén 0. Ez azt elent, hogy a közös valószínűségük semmvel sem nagyobb, mnt az és a esemény külön-külön történő előfordulása: p = p. p.. Amennyben van az egyes tényezők között kapcsolat, úgy a meglepetés ksebb lesz, a közös valószínűség pedg nagyobb. A belső struktúra, belső rendezettség mértéke (x lyenkor a maxmáls meglepetés és az ú meglepetésérték között különbség lesz. Az átlagos szabályozottság, korlátértékek súlyozott összegét az alább képlet segítségével kapuk meg (Ulanowcz et al. 009: p X p x k p log p.. p. (3 A már felépített korlátok után határozzuk meg a lehetőségeket, a még le nem kötött részt, am mndg a görbe obb oldalán maradó terület. Ezt feltételes entrópának nevezzük. A belső struktúra mutató A legfontosabb mutató ( a szabályozottság mértéke, amely az =A/C (5 képlet segítségével feezhető k. A teles szabályozottság esetén ez az érték 1 s lehet az a telesen automatzált rendszer, nulla reagálás lehetőséggel zavar esetén. Ebből úgy alakítható k egy fenntarthatóság mérőszám, hogy ugyanolyan transzformácónak vetük alá az α értékét, mnt a valószínűségeket, és ezzel kaphatunk egy optmumot (Fs, amely a legobban tükröz a rendszer túlélés képességét: Fs k log( (6 Látható, hogy a telesítmény-érték (TST, vagy T.. magában nem mutata meg, hogy mennyre van a rendszer felkészítve a túlélésre. Ezért, ha a (6-ot megszorozzuk a elenleg telesítménnyel (TST, úgy megkapuk azt, hogy mennyre robosztus a rendszer, mennyben képes arra, hogy hatékonyan működön, de reagáln tudon a változásokra s. Ezt a robosztusságot a következőképpen lehet kszámoln: R = Fs*T.. (7 Kapcsolatok, szerepek ( H X k p p log p. p. Egy rendszerben vannak csomópontok (az élőlények és kapcsolatok (lnkek, folyamatváltozók, am a közöttük lévő kapcsolatrendszert eredményez. Amkor a fentekben tárgyalt mkroállapotok által alkotott struktúráról beszélünk, akkor erről a kapcsolatrendszerről van szó. Zorach és Ulanowtz (003 felvázol egy módszertant, amely segítségével ez a kapcsolatrendszer vzsgálható. A kapcsolatokra, szerepekre a következő mutatószámok alakíthatók k: A csomópontok (a továbbakban: N - nodes és a kapcsolatok (lnk, amely a folyamatot mutata be (a továbbakban: F-flow meghatároznak egy átlagos kapcsolat szntet (K - connectons egy egyszerű átlagolással: K=F/N. Megállapítható, hogy hányféle funkcót, szerepet tölt be az adott rendszer (R=roles. Ennek kszámítása: R=N/K. A súlyozás azonban egy komplex rendszer esetén fontos, mvel a kapcsolatok erőssége elentősen módosíthata az adott mutatók értékét. Zorach és Ulanowtz (003 a súlyozott értékeket a következőképpen számolták k: (4 K, T T. T. (1/ ( T / T (8 187

4 F N,, T T T T. T. ( T / T (1/ ( T / T (9 (10 R, TT T. T. ( T / T (11 A K a rendszer súlyozott kapcsolat értéke, az F a súlyozás következtében kalakult átlagos folyamatérték, az N a hatékony csomópontok száma, és az R pedg a súlyozott értékek alapán kalakult szerepek/funkcók száma a rendszerben. Az eszközkészlet gazdaság alkalmazása A fentebb kalakított eszközkészlet alkalmazására egy nulla-hulladék kbocsátására tervezett almaléüzemet választottunk. Ez az ábra egy folyamatközpontú (dscrete-event modellezés elven alapuló folyamatleírás, amben mnden egyes részelemet követn lehet. Az alapegységként használt mértékegység a kg, mvel 1 lter víz s 1 kg. Az esetleges, ebből adódó torzításokat (pl. az a mosóvíz, amben már vannak almadarabok s fgyelmen kívül hagytuk. A légnemű anyagoknál ( lyen elem van, a bogáz és a CO, ahol ezt nem tudtuk érvényesíten..sz. ábra Egy almaléüzem részletes folyamatábráa Raw apple Water Washng (1 Bogas producton (5 Manure 19.7 Manure Irrgaton 174 Slurry 11 Forage 19.3 Washed Apple 91 spore Slurry 3 Bogas Pomace 93.1 producton (8 Squeezng ( Alcohol producton (6 CO 9. ground 8 Water Fur 0.37 Apple waste.91 ground producton (9 Squezed Apple 174,6 Alcohol 4. Pasteurzng (3 Apple uce Apple uce Sugar Cyder producton (7 Lqueur producton (10 Bottles Apple Juce Bottlng (4 Cyder 34. Lqueur Cyder 34. Lqueur 9 9 Pálnka 0.5 Pálnka 0.5 Quanttes are n kg Output Procurement.. Materal flow Waste Process Forrás: saát szerkesztés Látható az ábrából, hogy az egyes termelőegységekből kövő anyag mndegyke valamelyk lépésben hasznosul, és elég sok outputtal rendelkezk a folyamat. Az egyes áramlás mutatókból számolhatók a p-elemek a fent módszertan segítségével. A modell fontosabb mutatószáma a következők: K=1,73, N=7,03, F=1,11 és R=4,

5 Látható, hogy a 10 csomópontból csak 7 ténylegesen hatékony, valamnt négyféle szerepet töltenek be, tehát bzonyos dolgok feleslegesek benne a módszertan szempontából. A hatékonyság-mutatóa (α 0,564 am az optmálshoz képest túlságosan hatékonynak számít. Ez a fata ábrázolásmód egy pontos folyamatleírás, am a tanulmány által használt elemzés módra szükségtelenül részletes. Ezért összevonásokat alkalmaztunk, így a mosás-préselés-pasztőrözés, lletve a gombatáptala és a gombakészítés egy-egy műveletként került be a folyamatba, valamnt a palackozást elhagytuk, am csak egy technka elem a folyamatban. Így a fent mutatószámrendszer a következőképpen alakult: K=1,805, N=4,6, F=8,3 és R=,55. Így a 6 csomópontból 4 ténylegesen hatékony, és a szerepek lecsökkentek,5-re. A hatékonyságmutató lényegesen csökkent a robosztusság felé (α=0,44, és tsztább, egyszerűbb modellhez utottunk. Úgy tűnk, hogy a folyamat egyszerűsítése a fenntarthatóság rányába hat, ezért tovább egyszerűsítettük a modellt úgy, hogy csak a nulla hulladék elvét a lehető legmnmálsabban telesítettük, a préselés után törkölyből csak szeszt főztünk, és a maradékot vttük k trágyának és öntözésre. A modell folyamatábráa a következő: 3.sz. ábra Az almaléüzem funkcócsökkentett, még nulla-hulladékkal működő folyamatábráa Forrás: saát szerkesztés Ebben az esetben a következő eredményre utottunk: Itt a hatékonyságmutató 0,571 hatékonyabb megoldás, és elentősen messzebb van az optmumtól, mnt az előző üzemterv, azaz sokkal hatékonyabb annak ellenére, hogy a folyamat leírása már csak a lényeges elemekre fókuszált (az első változathoz képest. A hatékony csomópontok száma 4,6-ról,8-ra csökkent, a kapcsolatok száma s kevesebb, tehát kevésbé hálózatszerű megoldást kaptunk. A megfelelő paraméteregyüttes a következő: K=1,33, N=,785 F=3,68 és R=,106. Ebből az következk, hogy nem elég a nulla hulladékra való törekvés, az sem mndegy, hogy ezt mlyen eszközökkel érük el. A hulladékmentes gazdaság elve telesül ez utolsó esetben s, hszen mnden hulladékot felhasználtunk valam hasznosra. Azonban ez a vselkedés önmagában még nem természetszerű, látva az ökológa rendszerek működésekor számított α értékeket. Így az ökológa elvekből knduló Kék Gazdaság (Paul, 010 elvet sem elégít k. Azonban a másodk megoldás, ahol több, összevont funkcó kölcsönös kapcsolatrendszere útán alakult k az üzem működése, már sokkal természetszerűbb, és így obban megfeleltethető a Kék Gazdaság elvenek s. 189

6 Összegzés A tanulmányban egy olyan módszertant mutattunk be, amely az ökológa rendszerek vzsgálatán alapul, és megmutata, hogy a nagyobb, életképes ökológa rendszerek meglehetősen nagy rugalmassággal (rezílencával rendelkeznek a övőben változásokhoz való alkalmazkodás érdekében, de ugyanakkor eléggé hatékonyak s azért, hogy szervezett működésre képesek legyenek. Ezt a módszertant alkalmaztuk egy par rendszerre, egy almalégyártó üzemre, ahol megmutattuk, hogy a túlzott hatékonyságra való törekvés, a túlzott leegyszerűsítés elmozdíta a rendszert a megfelelő reagálóképességtől, és sérülékenyebbé tesz azt. Referencák Bodn A, Bondavall C, Allesna S (01 Ctes as ecosystems: growth, development and mplcatons for sustanablty. Ecologcal Modellng 45: Common, M. Stagl, S. (005 Ecologcal Economcs, Unversty Press, Cambrdge Goerner, S.J., Letaer, B., Ulanowcz, R.E., 009. Quantfyng economc sustanablty: mplcatons for free-enterprse theory, polcy and practce. Ecologcal Economcs, 69, Daly, H.E. Farley, J. (003 Ecologcal economcs: prncples and applcatons Island Press Hartley, R. V. L. (198, Transmsson of Informaton, Bell System Techncal Journal, July 198, p Letaer, B. Arnsperger, C. Goerner, S. Brunnhuber, S. (01 Money and Sustanablty The mssng lnk Trarchy Press Paul, Gunter (010 A Kék Gazdaság, PTE KTK Kadó Shannon, C.E. (1948 A mathematcal theory of communcaton, Bell Syst. Tech. J. 7, Ulanowcz, R.E. (014 Reckonng the nonexstent: Puttng the scence rght. Ecologcal Economcs, 93, -30 Ulanowcz, R.E. (1980 A hypothess on the development of natural communtes. J. Theor. Bol. 85, Ulanowcz, R.E. (1986 Growth & Development: Ecosystems Phenomenology. Sprnger-Verlag, NY, pp. 03. Ulanowcz, R.E. (1997 Ecology, The Ascendent Perspectve. Columba Unversty Press, NY, pp. 01. Ulanowcz, R.E., Goerner, S.J., Letaer, B., Gomez, R. (009 Quantfyng sustanablty: reslence, effcency and the return of nformaton theory. Ecologcal Complexty 6, Ulanowcz, R.E. (009. The dual nature of ecosystem dynamcs. Ecol. Model. 0, Ulanowcz, R.E., 009b. A Thrd Wndow: Natural Lfe Beyond Newton and Darwn. Templeton Foundaton Press, West Conshohocken, Pennsylvana, 196 p. Ulanowcz, R.E., 013. A world of contngences. Zygon 48, Ulanowcz, R.E., Wolff, W.F., Ecosystem flow networks: loaded dce? Math. Bosc. 103, Zorach, A. Ulanowcz, R.E. (003 Quantfyng the Complexty of Flow Networks: How many roles are there? Complexty, Wley Perodcals, Inc. Vol 8, No.3 190