Ανάλυση κύκλου ζωής διαχείρισης αστικών στερεών αποβλήτων με χρήση βιολογικών και θερμικών μεθόδων επεξεργασίας

Abstract

Στην παρούσα εργασία γίνεται ο σχεδιασμός και η ανάλυση του κύκλου ζωής μιας ολοκληρωμένης διαχείρισης Αστικών Στερεών Αποβλήτων (ΑΣΑ) με τη χρήση διαφορετικών τεχνολογιών επεξεργασίας. Αναπτύσσονται τρία σενάρια ολοκληρωμένης διαχείρισης των στερεών αποβλήτων που παράγονται σε μία πόλη 1.000.000 κατοίκων ημερησίως. Καθένα σενάριο περιλαμβάνει την ανακύκλωση ενός μέρους των ΑΣΑ στην πηγή, τη συγκέντρωση των ΑΣΑ σε κάδους, τη συλλογή των ΑΣΑ από τους κάδους, τη μεταφορά τους με απορριμματοφόρα οχήματα σε χώρο επεξεργασίας – διάθεσης, το μηχανικό διαχωρισμό των ΑΣΑ, την κύρια επεξεργασία και τη διάθεση των υπολειμμάτων του μηχανικού διαχωρισμού και της κύριας επεξεργασίας σε ΧΥΤΥ. Η κύρια επεξεργασία διαφέρει σε κάθε σενάριο και ως κύρια επεξεργασία εφαρμόζονται διεργασίες όπως η αναερόβια χώνευση του βιοαποδομήσιμου κλάσματος των ΑΣΑ, η αερόβια επεξεργασία του βιοαποδομήσιμου μέρους των ΑΣΑ και η καύση του πτητικού κλάσματος των ΑΣΑ. Σκοπός της μελέτης είναι ο προσδιορισμός του φιλικότερου προς το περιβάλλον ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης ΑΣΑ. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού κατασκευάζεται ένα μοντέλο τύπου ριζόχαρτου για το σχεδιασμό των διαφορετικών μεθόδων επεξεργασίας και τον υπολογισμό των βασικών χαρακτηριστικών τους. Ως εργαλείο χρησιμοποιείται η μεθοδολογία της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ), η οποία εφαρμόζεται με τη χρήση του λογισμικού SimaPro 7, ευρέως χρησιμοποιούμενο πρόγραμμα για την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων του κύκλου ζωής ενός προϊόντος ή ενός συστήματος. Η εφαρμογή της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής στα υπό μελέτη σενάρια οδηγεί στην παρουσίαση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που αυτά εμφανίζουν στις διάφορες κατηγορίες επίπτωσης. Οι κύριες κατηγορίες ενδιαφέροντος είναι η οξίνιση, ο ευτροφισμός, το φαινόμενο θερμοκηπίου, η μείωση της στοιβάδας του όζοντος, οι οικοτοξικολογικές επιπτώσεις γλυκών υδάτων, οι θαλάσσιες οικοτοξικολογικές επιπτώσεις και η φωτοχημική οξείδωση. Η ερμηνεία των αποτελεσμάτων μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι προτιμότερο από περιβαλλοντική σκοπιά είναι το σενάριο που έχει ως κύρια επεξεργασία την αναερόβια χώνευση με ταυτόχρονη αξιοποίηση του παραγόμενου βιοαερίου για παραγωγή ενέργειας. Μεγαλύτερο περιβαλλοντικό πρόβλημα προκαλούν το σενάριο με κύρια επεξεργασία την αναερόβια χώνευση χωρίς αξιοποίηση του παραγόμενου βιοαερίου και το σενάριο όπου κύρια επεξεργασία είναι η καύση.

This thesis concerns the life cycle analysis of Integrated Municipal Solid Waste (MSW) management scenaria based on alternative treatment technologies. Three integrated solid waste management scenaria are examined for a city of 1.000.000 citizens. Each of these alternatives includes the recycling of part of the recyclable MSW at the source, the collection of MSW in bins, their transportation to a process - disposal site, the mechanical separation of MSW, the main treatment and the disposal of the residues of the mechanical separation and the main process in a landfill. The main treatment method differs in each scenario. The alternatives considered include: anaerobic digestion of the biodegradable solid waste, composting of the biodegradable solid waste, and incineration of volatile solids. The purpose of this study is the selection of the most environmental friendly one out of the three scenaria. To this end, a spreadsheet model is constructed in order to assess and calculate the basic characteristics of the different treatment methods. The Life Cycle Analysis (LCA) method is used as a tool, which is applied with the use of the widely used software SimaPro 7, for the life cycle assessment of the environmental impact of a process or a system. The application of LCA on the three scenaria leads to the assessment of the environmental impact of each in the diverse impact categories. The main categories are the following: Abiotic Depletion, Acidification, Eutrophication, Global Warming, Ozone Layer Depletion, Human Toxicity, Fresh Water Aquatic Ecotoxicity, Marine Aquatic Ecotoxicity, Terrestrial Ecotoxicity, Photochemical Oxidation. The interpretation of the results provides the conclusion that the most environmentally friendly prospect is the scenario based on anaerobic digestion and simultaneous exploitation/utilisation of the generated biogas for energy production. Anaerobic digestion without exploitation of the produced biogas and incineration are the least desirable treatment methods from an environmental point of view.