《Resources, Conservation & Recycling Advances》：Analysis of optimal supply chain networks for olive tree prunings from grove to biorefinery: A use case in Andalusia
编辑推荐：
本研究针对传统焚烧处理造成污染的橄榄树修剪物(OTP)资源化利用难题，通过集成GIS-MILP方法构建了从采收、粉碎、存储到运输的完整供应链模型。研究团队在安达卢西亚地区对比了集中式与分散式物流配置方案，发现采用10个小型仓储站的分散式系统可降低13%的运输成本（124�·t?1），为农业废弃物高值化利用提供了可扩展的物流优化方案。
在地中海沿岸的橄榄油产区，每年修剪季节会产生大量橄榄树枝条。传统上，这些农业废弃物大多被就地焚烧，不仅造成严重的空气污染，更是对宝贵生物质资源的巨大浪费。以安达卢西亚为例，这个占全球橄榄油产量67%的地区，每年产生约1000万吨橄榄树修剪物(Olive Tree Prunings, OTP)，其规模超过葡萄修剪物（约300万吨/年），虽小于小麦秸秆（约1.6亿吨/年），但在区域性生物经济中具有重要地位。
这些修剪物含有丰富的木质纤维素成分，可通过热化学转化（燃烧、热解、气化）生产生物能源和生物油，也能用于制备生物聚合物、天然纤维、纳米纤维素等高附加值产品。然而，将这一潜力转化为现实面临严峻挑战：OTP具有明显的季节性特征，在安达卢西亚不同省份的修剪时间分布差异显著（哈恩省2月达35%，塞维利亚省11月占30%）；空间分布高度分散，遍布众多小农户地块；刚修剪的湿木屑含水量达50%，堆积密度低（270-350 kg/m3），运输成本高昂。这些物流复杂性往往使有前景的价值化途径变得不可行，凸显了供应链优化设计的重要性。
为破解这一难题，研究团队开发了MooV建模框架，将地理信息系统(GIS)与混合整数线性规划(MILP)方法相结合，对安达卢西亚地区的OTP供应链进行系统优化。该研究创新性地比较了集中式与分散式物流配置方案，首次在区域尺度上量化了供应链设计对OTP动员成本的影响。
研究采用三层分析方法：首先定义OTP供应链的五大核心活动（修剪、粉碎、存储、自然干燥、运输）；其次处理地理数据，将个体果园数据聚合到10平方公里网格，建立战略分析粒度；最后通过定制数学模型优化区域供应链网络。模型以最小化总动员成本为目标函数，包含粉碎机调度、粉碎作业、存储成本和运输成本四大组分，同时考虑质量平衡、容量限制、时空可用性等多重约束。
关键技术方法包括：1）连续多尺度分析(Continuous Multiscale Approach, CMA)用于估算粉碎机路线距离；2）考虑重量和体积双约束的运输能力计算模型；3）基于六分之一定律的存储成本缩放方法；4）多周期、多级、多产品MILP优化框架。研究数据来源于安达卢西亚地区116万公顷橄榄园的实际分布，通过ArcGIS Pro进行网络分析，关键参数来自与地区利益相关方的密切合作。
3.1 基准情景分析
在单生物精炼厂集中式方案中，最优厂址位于哈恩省Porcuna附近A306走廊，该位置平衡了橄榄园密度、粉碎机运输距离和交通连通性。总动员成本达143�·t-1，其中粉碎成本占比最高（41%），运输成本占32%（其中新鲜木屑运输占60%）。平均运输距离21 km·t-1，果园到精炼厂段占73%（16 km·t-1），凸显了高湿度新鲜木屑运输的成本压力。
3.2 多生物精炼厂方案影响
当精炼厂数量从1个增至4个（分别位于Linares、Andújar、Do?a Mencía和Cazalla），动员成本上升13%至162�·t-1，运输距离增加33%。对比发现，集中处理600千吨/年的超大规模方案成本高达220�·t-1，比4个分散精炼厂方案高36%，证明适度分散的配置更具经济性。粉碎成本占比随精炼厂数量增加而从41%降至36%，表明运输和存储成本影响力提升。
3.3 场外存储方案影响
引入分散式存储设施后，新鲜木屑先运至当地存储站自然干燥（含水量从50%降至10%），再用大容量步行地板拖车运输。10个XS型存储站方案最优，成本降至124�·t-1（降低13%），最优精炼厂位置向Do?a Mencía移动。存储站过多（48个XXS型）或过少（2-3个S/L型）都会导致成本上升，存在明确的最优平衡点。
研究结论表明，针对OTP特性（高水分、低密度、空间分散）的分散式物流配置具有显著优势。采用10个小型仓储站的方案能有效缩短新鲜木屑运输距离，利用自然干燥降低重量，并通过运输工具优化（干燥后使用85m3大型拖车）提升效率。这一发现为农业残余物增值提供了重要启示：不同于传统追求规模经济的思路，对分散性生物质资源，适度分散的供应链设计可能更经济可行。
方法论上，本研究成功展示了GIS与优化模型结合在区域生物质供应链设计中的价值。未来研究方向包括引入随机参数评估系统稳健性、结合生命周期评价进行环境效益分析，以及考察政策激励对可行性的影响。研究框架可转移至其他地区农业废弃物利用规划，为循环生物经济发展提供科学支撑。
值得注意的是，研究采用的80%质量校正因子可能过于保守，实际机械收获损失据文献记载仅为0.4-6%，这一差异反映了模型综合考虑了可收集性、可持续性约束和操作效率等多重因素。此外，自然干燥作为静态过程处理虽符合战略规划范围，但引入天气驱动的动态干燥模型可进一步提升精度。
该研究发表于《Resources, Conservation 》期刊，为区域生物经济政策制定提供了重要决策参考，证明通过科学的供应链设计，传统被视为废弃物的橄榄树修剪物可转化为塑料行业中间体的宝贵资源，实现经济与环境效益的双赢。
