Ολοκληρωμένα Υπολογιστικά Συστήματα Σύνθεσης και Αξιοποίησης Βιομάζας σε Βιοδιυλιστηριακές Εφαρμογες - Τσακάλοβα, Μαρινέλλα (Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2016)
Στη παρούσα διατριβή παρουσιάζεται η ανάπτυξη μιας συστημικής μεθοδολογίας για την αξιολόγηση και βελτιστοποίηση ολοκληρωμένων βιοδιυλιστηρίων. Η μεθοδολογία συνδυάζει τη χρήση γράφων, υπερδομών, μαθηματικών προτύπων βελτιστοποίησης καθώς και σημασιολογικά εργαλεία σε μορφή οντολογιών. Η συστημική προσέγγιση επιτρέπει τη γενίκευσή σε εφαρμογές και προβλήματα κλίμακας. Η γενίκευση παρουσιάζεται μέσα από την ανάλυση διαφορετικών πρώτων υλών, εναλλακτικών τεχνολογιών, ενεργειακών και χημικών προϊόντων. Εφαρμογές καταδεικνύονται σε προβλήματα της βιβλιογραφίας αλλά και σε πραγματικά προβλήματα καθώς η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για να στηρίξει την ανάλυση και τη διαμόρφωση πραγματικών μονάδων σε εξέλιξη. Η διατριβή εισάγει την έννοια της δομικής μονάδας σύνθεσης στη μορφή μιας διμερούς γραφικής αναπαράστασης. Ο προτεινόμενος γράφος χρησιμοποιείται για να συνθέσει δυνητικά συστήματα βιοδιυλιστηρίων (υπερδομές) που στη συνέχεια αναπτύσσονται σε μαθηματικά πρότυπα βελτιστοποίησης. Η βελτιστοποίηση παίρνει τη μορφή προβλημάτων μικτού-ακέραιου γραμμικού και μη γραμμικού μαθηματικού προγραμματισμού. Η βελτιστοποίηση καταδεικνύει τη σημασία της ολιστικής προσέγγισης και παρουσιάζεται με τη χρήση εναλλακτικών κριτηρίων που αφορούν οικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η ανάλυση μπορεί να αφορά απλές αντικειμενικές συναρτήσεις ή πολλαπλά κριτήρια επιλογής (πολύ-κριτηριακός προγραμματισμός). Η διατριβή παρουσιάζει εφαρμογές βιο-διυλιστηρίων 2ης γενιάς και 3ης γενιάς, την ανάλυση νέων και εγκατεστημένων μονάδων, καθώς και προβλήματα σύνδεσης των βιοδιυλιστηρίων με συμβατικά χημικά συστήματα. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν 82 διαφορετικές χημείες και την παραγωγή 80 και πλέον ενδιάμεσων και τελικών προϊόντων. Η ανάλυση προβλημάτων κλίμακας διευκολύνεται περαιτέρω με την εισαγωγή σημασιολογικών εργαλείων που χρησιμοποιούνται για την αυτόματη ανάπτυξη της μεθοδολογίας αλλά και τη σύνδεσή της με κατανεμημένες δεξαμενές δεδομένων.