“Khí hậu và kinh tế là những vấn đề cực kì quan trọng mà chúng ta không nên phạm sai lầm”, Shweta Singh, nhà khoa học liên ngành ở ĐH Purdue (Hoa Kỳ) phát triển công cụ này, nhận xét. “Công cụ này đem lại cái nhìn toàn cảnh, cho phép các nhà hoạch định chính sách và ngành công nghiệp tham gia vào sự thay đổi và nhìn thấy được kết quả. Những bên liên quan có thể thử nghiệm ảo nhiều lựa chọn trước khi đưa ra quyết định”.

Những nỗ lực nhằm mục tiêu không chất thải và carbon thấp trong quá khứ mới chỉ tập trung vào một phần của dòng chảy công nghiệp, chẳng hạn như giảm sử dụng năng lượng trong một quy trình sản xuất đơn lẻ. Tuy nhiên, chúng ta cần nhìn toàn cảnh hệ thống để đưa ra những lựa chọn tốt nhất và đầu tư hiệu quả nhất vào những công nghệ mới nổi để cải thiện tổng thể.

​

Singh hiện đang là trợ lý giáo sư về kỹ thuật sinh học, sinh thái học, môi trường và nông nghiệp ở trường Nông nghiệp và trường Kỹ thuật (ĐH Purdue). Cô mô tả cách tiếp cận này giống như Dự án hệ gene người, tuy nhiên đối tượng ở đây là nền kinh tế vật chất. Họ cần lập bản đồ mối quan hệ giữa ngành công nghiệp và môi trường. “Điều này cho phép chúng ta tìm kiếm và hiểu về các mối liên hệ trong toàn bộ hệ thống. Chúng ta cần dự án hệ gene người - một bản đồ hoàn chỉnh để xác định các gene quan trọng với sức khỏe, và chúng ta cần một bản đồ về nền kinh tế vật chất để xác định đâu là những thay đổi then chốt để đạt được sự bền vững”, Singh nói.

Nhóm nghiên cứu đã công bố chi tiết lý thuyết về mô hình này trên tạp chí Energy & Environmental Science của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. Một bài báo tập trung vào công cụ nền tảng đám mây sẽ được xuất bản trên tạp chí Journal of Industrial Ecology.

Công cụ này sử dụng các nguyên tắc vật lý, các mô hình cơ học từ vật lý, kỹ thuật và sinh học để tự động lập bản đồ về nền kinh tế vật chất nhanh hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống. “Với công cụ mô hình hóa này, chúng tôi có thể làm những thứ tốn 100 ngày chỉ trong vòng 1 ngày”, cô cho biết. “Các phương pháp lập bản đồ hiện tại rất chậm và tốn thời gian. Bằng cách coi mỗi ngành kinh tế như một quá trình lấy nguồn lực thông qua các thay đổi vật chất để tạo ra một sản phẩm, chúng tôi có thể sử dụng các mô hình cơ học để lập bản đồ với góc nhìn đa tầng về nền kinh tế vật chất. Nhờ đó, chúng tôi có thể thực hiện các thay đổi và thấy được chuỗi sự kiện từ quá trình sang lĩnh vực đến toàn bộ nền kinh tế”.

Sử dụng công cụ để lập bản đồ kinh tế vật chất của bang Illinois, Mỹ, trong 10 lĩnh vực liên quan đến nông nghiệp, từ nuôi trồng đến chế biến sản phẩm, mô hình đã tìm thấy các mối liên hệ giữa chúng và làm nổi bật những cơ hội tái chế ở quy mô lớn để giảm thiểu chất thải. Kết quả cho thấy việc áp dụng các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp và tái chế phân lợn sẽ có tác động lớn nhất nhờ việc giảm được hơn 62% chất thải từ phân lợn, 96% bã ngô xay nghiền khô và 99% vỏ đậu tương thải bỏ. “Chúng tôi cũng phát hiện ra các mối liên hệ gián tiếp, chẳng hạn như việc tái chế chất chất thải chăn nuôi lợn dẫn đến giảm khí thải trong quá trình sản xuất”, Singh nhận xét. “Trong chuỗi cung ứng, các chuyên gia nói về tác động cấp một, cấp hai và cấp ba. Tác động cấp ba có thể chưa rõ ràng nhưng chúng thực sự có ảnh hưởng. Giờ đây, tác động cấp ba trở nên minh bạch và chúng tôi có thể nhanh chóng xác định ảnh hưởng của chúng”.

Singh đã nộp công bố công cụ mô hình hóa này tới Văn phòng Thương mại hóa công nghệ thuộc Quỹ Nghiên cứu Purdue, nơi đăng ký bảo hộ sáng chế cho tài sản trí tuệ.