A települési szilárd hulladék-kezelő rendszerek az életciklus-vége (End-of-Life, EoL) szakaszban számos technikát alkalmaznak a települési szilárd hulladék kezelésére vonatkozóan. Annak érdekében, hogy a legfőbb eltéréseket figyelembe vegyük a helyes hulladékgazdálkodási gyakorlatok és az optimális intézkedések azonosítása kapcsán, összetettebb összehasonlításokat kell megvitatnunk.
A hulladékkezelési folyamatok optimalizálásának megvalósítása érdekében az életciklus-értékelés (Life Cycle Assessment, LCA) egy hatékonyan alkalmazható módszer a hulladékká válás életciklus-szakasz környezeti terheléseinek vizsgálatára, amelynek eredményei felhasználhatók a különböző kezelési technológiák mérlegelésére, segítve ezzel a környezetvédelmi fejlesztésekre összpontosító vállalkozások erőfeszítéseit és döntéseit. Ez az összefoglaló cikk a szilárd települési hulladék deponálását és hagyományos égetését hasonlítja össze életciklus-elemzéssel az Európai Unión belül.
A termékek teljes életciklusát három fő életciklus-szakasszal (termelés, felhasználás és életciklus-vége) jellemezzük, amelyek elemzése kapcsán számos környezeti mutatót fel kell ismerjünk. Az európai zöld megállapodás (EGD) és a fenntartható fejlődési célok (SDGs) már a tervezési és termelési fázisok elemzésénél egy olyan holisztikus megközelítést igényelnek, ahol az optimális gyártási technológiát célzó döntéshozatali modelleknek ötvözniük célszerű az életciklus-értékelés eredményeit a technológiai, az energetikai és a gazdasági mutatókkal.
A hulladékgazdálkodás ma már a hulladék életciklusának végén felmerülő kezelési eljárások megfelelő kiválasztására helyezi a hangsúlyt. Ma már egyre több kutatási eredmény áll rendelkezésünkre az egyes hulladékkezelési eljárások értékelésére vonatkozóan, szembeállítva ezáltal a különböző módszerek környezeti hatásait. A TSZH leggyakoribb kezelési módszerei még mindig a lerakás és az égetés. Genovesi és munkatársai szerint a hulladéklerakás az emberi metánkibocsátás harmadik legnagyobb forrása, ahol a fosszilis alapú rendszerek általános hatása szoros kapcsolatban áll a víz humán toxicitásával és krónikus ökotoxicitásával.
Ami a termikus kezelési folyamatokat illeti, a hulladékáramok energetikai célú hasznosítási technológiáival (Waste-to-Energy, WtE) javulást érhetünk el. Alternatív termikus kezelési technikaként számos kutatási tanulmány javasol gázosítást vagy plazmatechnológiát. Voss és munkatársai egy olyan integrált életciklus-modellt vezettek be, amely települési szilárd hulladékra hasonlítja össze a pirolízist és a gázosítást; megállapítva azt, hogy a gázosítás nagyobb emissziócsökkenést mutat. Saját, korábbi kutatási eredményeim azt mutatják, hogy a gázosítás és a plazmagázosítás jobb környezeti teljesítményt nyújtanak az összes vizsgált hatáskategória tekintetében, mint a hagyományos égetés. A hagyományos termikus technológiákhoz képest, plazmagázosítással a villamos energia hatékonyabban előállítható, ahol nem keletkezik dioxin és furán.
Amennyiben a vizsgált rendszerhatárok jól meghatározottak, akkor megfelelő LCA szoftver segítségével pontosabb életciklus-leltárelemzést (Life CycleInventory, LCI) és életciklus-hatásértékelést (Life CycleImpactAssessment, LCIA) tudunk felállítani az életciklus-végeszakaszra. Az optimális döntéshozatal szempontja alapvetően egy olyan holisztikus megközelítés, amely magában foglalja a vizsgált technológia életciklusát, és kiküszöböli annak lehetőségét, hogy megváltoztassuk azokat a gyakorlatokat, amelyek közvetlen hatással vannak a környezetre a hulladékgazdálkodási rendszer fázisai között.
Ebben a kutatómunkában a hulladéklerakóban történő elhelyezés és a hagyományos égetés környezeti terheléseit hasonlítottam össze, amelynek keretében a funkcionális egységet 1 kg települési szilárd hulladékban határoztam meg. Az életciklus-modelleket csurgalékvízzel, iszapkezeléssel és hulladéklerakó-gázfelhasználással egészítettem ki. A konzisztens életciklus-leltár elemzés magában foglalta és számszerűsítette a vizsgált folyamatok input-output anyagáramlását és energiaellátását. A vizsgált rendszerek modellezéséhez termékspecifikus bemeneti információkat használtam és hazai energiamixet állítottam fel a 2021. évre vonatkozóan(ld. 1. ábra).
- ábra. Hazai energiamix (2021) (forrás: Mannheim, V and Kruszelnicka, W(2022) Energy-Model and Life Cycle-Model for Grinding Processes of Limestone Products. Energies15, no. 10: 3816. https://doi.org/10.3390/en15103816).
Feltételeztem azt, hogy a keletkezett energia hasznosításra kerül. Továbbá feltételeztem azt, hogy a fő hulladéktermék mellett a hulladéklerakás újrahasznosított iszapot és szennyvizet is termel, amely áramok kezelésre kerülnek. Az életciklus-értékelés kaputól-bölcsőig tartott; a termék használati szakaszát követően kezdődött a termék életciklus-vége forgatókönyv megválasztásának függvényében. A vizsgált rendszerben az energiaellátást és a hulladékkezelést a rendszerhatárok határozták meg. A berendezések, gépek és teherautók a vizsgált rendszerhatáron kívül estek. A fűtés, hűtés és világítás energiamennyisége szintén. Az életciklus-vége megoldások környezeti hatáskategóriáit CML 2016 módszer segítségével becsültem meg. Nyolc fő környezeti hatáskategóriát –fotokémiai ózonképződés (POCP), tengeri és szárazföldi ökotoxicitás (MAETP, TETP), emberi toxicitás (HTP), globális felmelegedés (GWP), eutrofizáció (EP), savasodás (AP) és fosszilis abiotikus kimerülés (ADPF)- emissziókat és primer energia értékeket vizsgáltam. Az alkalmazott normalizálási és súlyozási módszer mindkét EoL-modellre azonos volt. A hulladéklerakás környezeti hatásait a 2. ábra, a hagyományos égetés terheléseinek százalékos eloszlását a 3. ábra szemlélteti.
- ábra. Hulladéklerakás vizsgált környezeti hatásainak normalizált és súlyozott értékei nanogrammban. (forrás: Mannheim V (2022) Perspective: Comparison of end-of-life scenarios of municipal solid waste from viewpoint of life cycle assessment. Front. Built Environ.8:991589. doi: 10.3389/fbuil.2022.991589).
- ábra. Hulladékégetés környezeti hatásainak százalékos eloszlása. (forrás: Mannheim V (2022) Perspective: Comparison of end-of-life scenarios of municipal solid waste from viewpoint of life cycleassessment. Front. Built Environ.8:991589. doi: 10.3389/fbuil.2022.991589).
Funkcionális egységre vonatkoztatva, hulladéklerakásnál 0,476 MJ hulladékhő, 0,016 MJ primer energiaés 0,297 MJ villamos energia (lerakó gázhasználatából) keletkezik. A hagyományos égetés 1,23 MJ villamos energiát termel, ami visszanyerhető. Elsődleges kutatási eredményeim alapján a levegőbe és édesvízbe történő emisszió az égetésnél magasabb. A fotokémiai ózonképződés, fosszilis abiotikus kimerülés, savasodás, globális felmelegedés és szárazföldi ökotoxicitás értékei magasabbak a lerakásnál, azonban az égetés teljes terhelése kétszerese a lerakásnak. A tengeri ökotoxicitás az égetés során rendkívül magas (83%) a hulladéklerakóhoz képest. Az általam eddig áttekintett LCA-tanulmányok hasonlóképpen arra a következtetésre jutottak, hogy a hulladéklerakókban történő hulladékelhelyezés kisebb hatást gyakorolt a környezetre, mint a hulladék hagyományos égetése. Égetésnél azonban a villamosenergia-jóváírás értéke ötször magasabb, azaz, egy olyan kezelési módszerről beszélhetünk, amely energia-visszanyeréshez és energetikai hasznosításhoz kapcsolódik.
Kutatási eredményeim felhasználhatók hulladékkezelési folyamatok összehasonlítására, valamint életciklus-vége-eljárások környezeti terheléseinek további kutatására. A döntéshozatalt támogató következtetések eredményeinek javítása érdekében előnyt jelenthet a technológiai jellemzők bizonytalansági elemzése és a hosszú távú hatások mérése. A bizonytalanság felméréséhez két megközelítés alkalmazható életciklus-értékelés segítségével: érzékenységi elemzés hot spotokon keresztül vagy Monte Carlo-szimulációval. A hosszú távú hatások mérésével az erőforrások és a kibocsátások értékei választ adhatnak arra, hogy melyek a hulladékgazdálkodás gyenge pontjai és lehetőségei.
(A tématerületi kutatás a Miskolci Egyetemen, a Technológiai és Ipari Minisztérium Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból nyújtott támogatásával, a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal által kibocsátott támogatói okirat (Támogatói Okirat ikt. száma: TKP-17-1/PALY-2020) alapján végrehajtott projekt részeként valósult meg.)
(A cikk eredetileg a Zöld Ipar Magazin 2022. októberi lapszámában jelent meg nyomtatásban.)
További hírek a kategóriából
