Geri Dön

Environmental burdens of single use polypropylene plastic cups

Tek kullanımlık polipropilen plastik bardakların çevresel yükleri

PDF İndir

  1. Tez No: 841260
  2. Yazar: WAEL ASSALI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FATMA FATOS BABUNA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 125

Özet

Son zamanlarda, plastik atıkların çevresel etkilerine dair küresel bir odaklanma gözlemlenmektedir. Bu soruna özellikle katkı sağlayan unsurlardan biri çeşitli sektörlerde ve günlük rutinlerde yaygın olarak kullanılan tek kullanımlık plastik bardaklardır; bu da plastik kirliliği sorununu daha da kötüleştirmektedir. Bu tez, tek kullanımlık plastik bardakların beşikten mezara yaşam döngüsü boyunca çevresel etkilerini incelemek ve değerlendirmek amacıyla kapsamlı bir Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) yapmayı amaçlamaktadır. YDD tekniği, ham madde çıkarma, üretim, dağıtım, kullanım ve imha gibi aşamaları içeren, bardağın yaşam döngüsünün kapsamlı bir analizine olanak tanır. Bu aşamaları dikkate alarak sera gazı emisyonları, enerji tüketimi, su kullanımı, atık oluşumu ve ekosistem üzerindeki potansiyel etkiler gibi önemli çevresel faktörler değerlendirilebilir. Bu tezin amacı, bir plastik fabrikası tesislerinde üretilen %100 PP'den imal edilmiş tek kullanımlık plastik bardakların çevresel etkilerini değerlendirmektir. Bu çalışmada çevresel etkileri modellemek için GaBi 7.3 yazılımı kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar daha sonra Çevre Araştırma Merkezi (ÇAM) 2001 yöntemi kullanılarak çeşitli etki kategorilerindeki etkilerini belirlemek üzere değerlendirilmiştir. YDD yöntemi için seçilen etki kategorileri arasında Küresel Isınma Potansiyeli (KIP) (kg CO2 eş.), Asidifikasyon Potansiyeli (AP) (kg SO2 eş.), Ötrifikasyon Potansiyeli (ÖP) (kg Fosfat eş.), Tatlısu Canlıları Ekotoksisite Potansiyeli (TSEP) (kg DCB eş.), Karasal Ekotoksisite Potansiyeli (KEP) (kg DCB eş.), Deniz suyu Ekotoksisitesi Potansiyeli (DEP) (kg DCB eş.), Abiyotik Tükenme Potansiyeli Fosil (ATP Fosil) (MJ), Abiyotik Tükenme Potansiyeli elementler (ATP elementler) (kg SB eş.), İnsan Toksisitesi Potansiyeli (İTP) (kg DCB eş.), Ozon Tüketme Potensiyeli (OTP) , istikrarlı durum ve Fotokimyasal Ozon Oluşturma Potansiyeli (FOOP) bulunmaktadır. Bu tezin bulguları, plastik kirliliği ve sürdürülebilirlik konularındaki mevcut bilgiye katkıda bulunarak tüketicilere, işletmelere ve politika yapıcılara değerli içgörüler sunacaktır. Sonuçlara göre, ATP elementleri 1.82E-02 [kg Sb eş./200000 bardak, her biri 200 ml] ölçülmüştür. PP granül üretimi ve üreticiye taşıma, bakır ve kurşun gibi yenilenemez elementlerin tükenmesine neden olarak en çok katkıda bulunan faktörlerdir. ATP fosil düzeyi 1.27E+05 MJ/200000 adet 200 ml bardak'dir. ATP fosilin 7.62E+04 MJ/adet 200 ml bardak kadarı PP granül üretimine, bu aşamada gereken yakıt nedeniyle atfedilmiştir. AP kategorisinde, 200.000 bardağa karşı 2.35E+01 kg kükürt dioksit (SO2) eş. sonucu elde edilmiştir. Bu, PP bardak üretimi sırasında SO2 emisyonlarından kaynaklanmaktadır. ÖP ise 1.10E+01 [kg Fosfat eş./200000 bardak, her biri 200 ml] değerine ulaşmıştır. PP bardak üretimindeki enerji tüketimi, başlıca katkı sağlayan faktördür ve bunun sonucunda tatlı su gövdelerine emisyonlara neden olmaktadır. TSEP ölçüsü 2.37E+03 [kg DCB eş./200000 bardak, her biri 200 ml] olarak belirlenmiş, bunun içinden 1.16E+03 [kg DCB eş./200000 bardak, her biri 200 ml], PP bardak üretimindeki enerji tüketimine atfedilmiştir. KIP 100 yıl sonucunda 5.96E+03 [kg CO2 eş./200000 bardak, her biri 200 ml] elde edilmiştir, bu esasen PP granül üretimi ve taşımasında oluşan inorganik emisyonlardan kaynaklanmaktadır. İTP ise 3.48E+03 [kg DCB eş./200000 bardak, her biri 200 ml] olarak belirlenmiş, PP granül üretimi ve taşıması sırasında gerçekleşen emisyonlar önemli katkıda bulunmuştur. DEP toplamda 6.03E+06 [kg DCB eş./200000 bardak, her biri 200 ml] olmuş, bu değerin büyük bir kısmı PP bardak üretimi sırasındaki enerji tüketiminden ve tatlı suya yapılan emisyonlardan kaynaklanmıştır. OTP sabit durum sonucunda 4.38E-05 [kg R11 eş./200000 bardak, her biri 200 ml] olarak belirlenmiş, bu durum özellikle PP granül taşımasındaki organik emisyonlara atfedilmiştir. FOOP ise 2.46E+00 [kg Eten eş./200000 bardak, her biri 200 ml] olarak belirlenmiş, bu emisyonlar PP granül üretimi ve taşıması arasında dağılmıştır. TETP ölçüsü ise 2.44E+01 [kg DCB eş./200000 bardak, her biri 200 ml] olarak belirlenmiş, bu değerin büyük kısmı PP granül üretimi ve taşımasından kaynaklanmaktadır. Modellemede üç farklı senaryo dikkate alınmıştır. İlk senaryo, diğer faktörler sabit tutulurken PP'nin aynı kaynaktan karayolu yerine farklı araçlar ve deniz yol güzergahları kullanılarak taşınması üstünedir. Suudi Arabistan'dan PP granüllerinin taşıma rotalarının yeni bir senaryoda seçilmesi, çeşitli etki kategorilerinde önemli olumlu çevresel etkileri sergilemiştir. Yeni taşıma rotasının avantajlı seçimi nedeniyle ATP elementlerinde dikkate değer %41'lik bir azalma oldu. Pozitif çevresel etki, ATP fosili de etkileyerek takdir edilecek şekilde %20 azalma halinde kendini gösterdi ve daha çevre dostu taşıma yöntemlerini seçmenin önemini vurgulanmış olmuştur. Taşımanın optimize edilmesi, AP'de %13'lük bir azalmaya yol açarak asidifikasyon etkilerini hafifletmedeki rolünü vurgulanmıştır. ÖP'de kara taşıma mesafelerinin kısalmasının çevresel avantajlarını vurgulayarak %10'luk bir azalmaya neden olmuştur. Su ekosistemleri ile ilgili olarak, TSEP %19'luk bir azalmayı sergiledi, taşıma rotası stratejilerinin gözden geçirilerek tatlı su ekosistemlerine olan etkiyi en aza indirme potansiyelini öne çıkardı. Taşıma kararları, önemli bir %28'lik KIP 100 yıl azalmasıyla belirgin bir şekilde iklim endişeleri ile başa çıkmada önemli bir rol oynadı. İTP de avantajlar yaşayarak, taşımanın optimize edilmesi ile %26'lık bir azalma gösterdi. Pozitif etkiler, deniz ekosistemlerine de yayılarak, DEP 'de %13'lük bir azalmayı vurgulayarak deniz yaşamı üzerindeki olumsuz etkileri hafifletme potansiyeline işaret etti. Olumlu çevresel etki, ozonla ilgili metriklere de ulaştı ve ODP, sabit durumda önemli bir %45'lik azalmayla ve FOOP'de takdire şayan %19'luk bir azalmayla belirgin hale geldi. Son olarak, KEP, taşımanın optimize edilmesinden faydalandı ve çeşitli çevresel yönlerden bu senaryonun avantajlarını vurgulayarak %22'lik bir azalma gösterdi. İkinci senaryoda, iki alternatif enerji seçeneği - güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi - incelendi. Bu senaryoda farklı enerji kaynakları göz önüne alındığında, güneş enerjisinin genel olarak ATP ve OTP gibi belirli etki kategorilerini arttığı, ancak ÖP ve DEP gibi kritik alanlarda belirgin azalmalar sergilediği görüldü. Bununla birlikte, rüzgar enerjisi, tüm çevresel etki kategorilerinde güneş enerjisini sürekli olarak geride bıraktı. ATP element kategorisinde, güneş enerjisine geçiş %67'lik bir artışa neden olurken, rüzgar enerjisi ATP elementlerinde mütevazı bir %2'lik artış gösterdi. Bu, mevcut durumun bu kategoride daha olumlu bir çevresel etkiye sahip olabileceğini düşündürmektedir. Güneş enerjisi %84'lük bir skor elde etti, bu mevcut duruma kıyasla ATP fosilinde %16'lık bir azalmayı simgeliyor, rüzgar enerjisi ise daha da iyi bir performans göstererek %82'lik bir skor elde etti ve ATP fosilinde %18'lik bir azalmayı yansıttı. AP kategorisinde, güneş enerjisine geçiş %40'lık bir azalmaya neden olurken, rüzgar enerjisi daha belirgin %45'lik bir azalmayı sunuyordu. Bu bulgular, rüzgar enerjisinin AP'yi hafifletmede daha etkili olduğunu göstermektedir. ÖP kategorisinde, güneş enerjisi önemli bir %56'lık azalmaya ulaşırken, rüzgar enerjisi bunu %61'lik bir azalmayla aştı. Bu sonuçlar, her iki kaynağın da eutrofikasyonla mücadele etme potansiyelini vurgulamaktadır. TSEP kategorisinde, analiz güneş enerjisinin %81'lik bir skor elde ettiğini gösterdi, bu mevcut duruma kıyasla %19'luk bir iyileşmeyi yansıtıyor. Rüzgar enerjisi de çevresel avantajlar sergileyerek %58'lik bir skor ve %42'lik bir iyileşme gösterdi. Hem güneş enerjisi hem de rüzgar enerjisi, KIP'i önemli ölçüde azaltmada katkıda bulunarak sırasıyla %25 ve %28'lik azalmalar elde etti. İTP kategorisinde, güneş enerjisi hafif bir %3'lük iyileşme gösterirken, rüzgar enerjisi etkileyici bir %22'lik azalmayı başardı. Rüzgar enerjisi, insan toksisitesini azaltma konusunda açık bir kazanan olarak ortaya çıktı. DEP'te, her iki alternatif de önemli iyileşmeler sergiledi. Güneş enerjisi %45'lik bir azalmaya neden olurken, rüzgar enerjisi %56'lık bir azalmayla öne çıktı. Sabit durumdaki OTP'yi düşündüğümüzde, güneş enerjisi etkiyi %10 artırırken, rüzgar enerjisi %19 azalttı. Hem güneş enerjisi hem de rüzgar enerjisi, FOOP'u azaltma konusunda umut vaat etmiştir. Güneş enerjisi %19'luk bir azalma elde ederken, rüzgar enerjisi biraz daha iyi bir performans sergileyerek %23'lük bir azalmaya neden olmuştur. Son senaryoda, geleneksel PP yerine PLA (Polilaktik Asit) alternatif olarak seçildi ve Türkiye'nin Tekirdağ şehrindeki yeni PLA kaynağını kullanmak için taşıma yöntemleri ve rotalarında değişiklikler yapıldı, bu sırada enerji kaynaklarını bardak üretimi için sabit tutarak. PLA senaryosu çeşitli çevresel avantajlar ve dezavantajlar ortaya koydu. PLA, ATP elementlerinin etkisini azaltmada önemli faydalar sergiledi, ATP fosil kaynağı etkisi %59 azaldı, bu da PLA'ya geçişin fosil kaynaklarının korunması açısından potansiyel faydalarını gösterdi. TSEP %33 azaldı, bu da PLA'nın PP'ye kıyasla tatlı su ekosistemlerine zarar verme potansiyelinin daha düşük olduğunu öne sürdü. İTP PLA senaryosunda %39'luk bir azalma ile olumlu bir sonuç gösterdi. Bu, PLA'nın PP'ye kıyasla insan toksisitesi potansiyelinin daha düşük olduğunu gösteriyordu. PLA, DEP etkisini %30 azalttı, bu da PLA'nın hammadde olarak kullanıldığında deniz ekosistemlerine daha az zarar verdiğini ima etti. Ancak, PLA senaryosu, AP açısından daha yüksek bir çevresel etki sunuyordu, %11'lik bir artış görüldü, EP %154 arttı, OTP de PLA'nın hammadde olarak kullanılmasıyla PP hammaddeye kıyasla %355 arttı. PLA'nın TETP kategorisindeki etkisinin arttığı başka bir nokta, PLA'nın KEP'i %73 artırmasıdır.

Özet (Çeviri)

In recent times, there has been a notable global focus on the environmental impact of plastic waste. One particular contributor to this issue is the widespread use of single-use plastic cups in various industries and daily routines, which further exacerbates the problem of plastic pollution. This thesis seeks to undertake a thorough LCA of single-use plastic cups with the objective of quantifying and assessing their environmental impact across their cradle to grave life cycle.The LCA technique allows for a comprehensive analysis of the cup's life cycle, encompassing stages like extracting raw materials, manufacturing, distribution, usage, and disposal. By considering these stages, we can assess significant environmental factors such as greenhouse gas emissions, energy consumption, water usage, waste generation, and the potential impact on the ecosystem.The aim of this thesis is to evaluate the environmental consequences associated with the utilization of single-use plastic cups manufactured from 100% PP within the premises of the Işık Plastik factory. The factory was established in 1988 and has been in operation at the Gebze Organized Industrial Zone in Turkey since 2000, and has invested in plastic industrial plates and food packaging and with a total area measuring 22,689 m2. The GaBi 7.3 software was utilized to model the environmental impacts in this study. The results obtained were then assessed using the CML 2001 method to determine their implications across various impact categories. The selected impact categories for the LCA methodology included Global Warming Potential (GWP) (kg CO2 eq.), Acidification Potential (AP) (kg SO2 eq.), Eutrophication Potential (EP) (kg Phosphate eq.), Freshwater Aquatic Ecotoxicity Potential (FAETP) (kg DCB eq.), Terrestrial Ecotoxicity Potential (TETP) (kg DCB eq.), Marine Aquatic Ecotoxicity Potential (MAEP) (kg DCB eq.), Abiotic Depletion Potential fossil (ADP fossil) (MJ), Abiotic Depletion elements (ADP elements) (kg SB eq.), Human Toxicity Potential (HTP) (kg DCB eq.), Ozone Depletion Potential (ODP, steady state) and Photochemical Ozone Creation Potential (POCP). According to the results, ADP elements measured 1.82E-02 [kg Sb eq./200000 cup, 200ml each]. Production of PP granules and their transportation to the manufacturer contributed the most, depleting non-renewable elements like copper and lead. ADP fossil was 1.27E+05 [MJ/200000 cup, 200ml each]. Notably, 7.62E+04 [MJ/200000 cup, 200ml each] was attributed to PP granule production due to fuel requirements. AP resulted in 2.35E+01 kg of sulfur dioxide (SO2) eq. per 200,000 cups. This was mainly due to SO2 emissions during the production of PP cups. EP reached 1.10E+01 [kg Phosphate eq./ 200000 cup, 200ml each]. Energy consumption in PP cup production was the primary contributor, causing emissions into fresh water bodies. FAETP measured 2.37E+03 [kg DCB eq./ 200000 cup, 200ml each], with 1.16E+03 [kg DCB eq./ 200000 cup, 200ml each] attributed to energy consumption in PP cup production. GWP 100 years resulted in 5.96E+03 [kg CO2 eq./ 200000 cup, 200ml each], mainly due to inorganic emissions in PP granule production and transportation. HTP yielded 3.48E+03 [kg DCB eq./ 200000 cup, 200ml each], with emissions during PP granule production and transportation being significant contributors. MAETP totaled 6.03E+06 [kg DCB eq./ 200000 cup, 200ml each], with a major share from energy consumption and emissions into fresh water during PP cup production. ODP steady state resulted in 4.38E-05 [kg R11 eq./ 200000 cup, 200ml each]. Mainly attributed to organic emissions during PP granule transportation. POCP totaled 2.46E+00 [kg Ethene eq./ 200000 cup, 200ml each], distributed between PP granule production and transportation. TETP measured 2.44E+01 [kg DCB eq./ 200000 cup, 200ml each], mainly from PP granule production and transportation. In scenario modelling, three different scenarios were taken into consideration. The first scenario examined the transportation of PP from the same source but with different means and routes via sea and highway routes instead of highway only, while keeping other factors constant. The choice of the transportation routes for PP granules from Saudi Arabia as a new scenario demonstrated significant positive environmental effects throughout various impact categories. There was a notable 41% decline in ADP elements, due to the advantageous choice of the new transportation route. The positive environmental impact also affected Fossil Abiotic ADP fossil, showing a commendable 20% decrease, highlighting the significance of opting for more eco-friendly transportation methods. Optimizing transportation led to a 13% reduction in AP, underscoring its role in mitigating acidification effects. EP also saw benefits with a 10% decrease, emphasizing the environmental advantages of shorter land transportation distances. Concerning aquatic ecosystems, FAETP exhibited a 19% decrease, suggesting the potential to minimize the impact on freshwater ecosystems by reevaluating transportation route strategies. Transportation decisions played a substantial role in addressing climate concerns, evident in a significant 28% reduction in GWP 100 years. HTP also experienced benefits, showing a 26% reduction due to transportation optimization. Positive effects extended to marine ecosystems, with a 13% reduction in MAETP, highlighting the scenario's potential to mitigate adverse effects on marine life. The favorable environmental impact reached ozone-related metrics, including a significant 45% reduction in ODP, steady state, and a commendable 19% reduction in POCP. Lastly, TETP reaped benefits from transportation optimization, demonstrating a 22% reduction and underscoring the advantages of this scenario across various environmental aspects. In second scenario two alternative energy options—solar energy and wind energy were examined. In this scenario it was found that, solar energy, while generally increased certain impact categories like ADP and ODP, demonstrated notable reductions in critical areas such as EP and MAEP. However, wind energy consistently outperformed solar energy across all environmental impact categories. In the ADP element category, the shift to solar energy resulted in a 67% increase, while wind energy showed a modest 2% rise in ADP Elements. This suggests that the current situation may have a more favorable environmental impact in this category. Solar energy scored 84%, signifying a 16% reduction compared to the current situation in ADP fossil, while wind energy performed even better with an 82% score, reflecting an 18% reduction in ADP Fossil. In the AP category, transitioning to solar energy led to a 40% reduction, whereas wind energy offered a more significant 45% reduction. These findings suggest that wind energy is more effective in mitigating AP. In the EP category, solar energy achieved a notable 56% reduction in EP, while wind energy surpassed this with a 61% reduction. These results underscore the potential of both sources to combat eutrophication. In the FAETP category, the analysis showed that solar energy scores 81%, reflecting a 19% improvement compared to the current situation. Wind energy also demonstrated environmental advantages, with a 58% score and a 42% improvement. Both solar energy and wind energy significantly contributed to reducing GWP, achieving reductions of 25% and 28%, respectively. In the HTP category, solar energy demonstrated a slight 3% improvement, while wind energy impressively reduced it by 22%. Wind energy emerged as the clear winner in terms of human toxicity reduction. In MAETP, both alternatives showcased substantial improvements. Solar energy reduced the impact by 45%, while wind energy outperformed with a 56% reduction. Considering ODP at a steady state, solar energy increased the impact by 10%, while wind energy reduced it by 19%. Both solar energy and wind energy showed promise in reducing POCP. Solar energy achieved a 19% reduction, while wind energy performed slightly better with a 23% reduction. In Last scenario PLA was chosen as an alternative to traditional PP, with modifications made to transportation methods and routes to accommodate the new source of PLA from Tekirdağ in Turkey instead of Saudia Arabia while keeping energy resources for cup production consistent. PLA scenario revealed a range of environmental advantages and disadvantages. PLA demonstrated significant benefits in reducing ADP elements impact, ADP fossil resource impact was reduced by 59%, showcased the potential benefits of transitioning to PLA in terms of fossil resource preservation, FAEP was reduced by 33%, this suggested that PLA has a lower potential to harm freshwater aquatic ecosystems compared to PP. HTP demonstrated a positive outcome in the PLA scenario, with a reduction by 39%. This indicated a lower potential for human toxicity associated with PLA compared to PP. PLA reduced MAETP impact by 30%, implied less harm to marine aquatic ecosystems when PLA was used as a raw material. However, PLA scenario also presented a higher environmental impact in terms of AP with an increase of 11%, EP was increased by 154%, ODP also was increased by 355% when implying PLA as a raw material compared to PP raw material. Another increase in the impact of TETP category, where PLA increases TETP by 73%.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    297831

    Material selection optimization model for green buildings

    Yeşil binalarda malzeme seçimi için eniyileme modeli

    ÖMER YAKALI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ RIZA KAYLAN

  2. Tez No

    878996

    Towards design of sustainable energy systems in developing countries: Centralized and localized options

    Gelişmekte olan ülkelerde sürdürülebilir enerji sistemleri tasarımına doğru: Merkezi ve yerel seçenekler

    BERRİN KURŞUN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    EnerjiThe Ohio State University

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BHAVIK RAMESH BAKSHI

  3. Tez No

    571232

    Samsun ili Çarşamba ilçesindeki örtüaltı yapılarının mevcut durumu ve geliştirme olanakları

    Current status and potential improvements for under-cover production systems in Çarşamba town of Samsun province

    EMİN ATAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    ZiraatTokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi

    Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEDAT KARAMAN

  4. Tez No

    75468

    Sulardan kurşunun kil mineralleri kullanılarak adsorbsiyonu

    Başlık çevirisi yok

    SELÇUK COŞKUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LÜTFİ AKÇA

  5. Tez No

    842742

    Evaluating environmental impacts of hard surface cleaners through life cycle assessment by addressing ecolabel criteria

    Ekoetiket kriterleri gözetilerek ve yaşam döngüsü değerlendirmesi ile sert yüzey temizleyicilerin çevresel etkilerinin incelenmesi

    İLKE DUMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜLKÜ YETİŞ

    PROF. DR. NİĞMET UZAL

Geri Dön