Geri Dön

The most appropriate integrated solid waste management plan targeting circular economy

Döngüsel ekonomiyi hedefleyen en uygun entegre katı atık yönetim planı

PDF İndir

  1. Tez No: 853021
  2. Yazar: SEVIL TUTUNCHIAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 213

Özet

İnsan nüfusunun üstel büyümesi ve buna bağlı olarak kaynak tüketimi artışı, atık üretimini ciddi şekilde artırmıştır ve bu da çevresel ve ekonomik etkiyi artırmıştır. Bu nedenle, hükümetlerin dikkati, kaynak geri kazanımını en üst düzeye çıkarmak ve çevresel etkiyi en aza indirmek için Döngüsel Ekonomi (DE) kavramına odaklanmıştır. Katı atık yönetim planlaması, bir yandan ham madde kaybını ve diğer yandan su, hava ve toprağa olan emisyonları önlemek için hala dünyanın kritik yönetim zorluklarından biridir. DE, ekonomideki malzeme kaynaklarının korunması için bir kavramsal model olarak ele alınmaktadır ve düşük karbonlu kaynak verimliliğini artırmak için bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Bu kavram, atık, emisyon ve kaynak kullanımı arasındaki dengenin sağlanması için güçlü bir bağlantı yöntemi sunmaktadır. Avrupa Komisyonu, 2015 yılında DE'ye geçiş sürecini hızlandırmayı, sürdürülebilir ekonomik büyümeyi teşvik etmeyi, küresel rekabet gücünü artırmayı ve yeni istihdam olanakları yaratmayı amaçlayan bir eylem planını benimsemiştir. İnsanların yaşadığı, ürünleri tükettiği ve elden çıkardığı şehirler, DE modeline geçişte hayati bir rol oynamaktadır. Şehirler, küresel enerji talebinin neredeyse üçte ikisini temsil ediyor, katı atığın %50'ye kadarını üretiyor ve sera gazı emisyonlarının %70'inden sorumlu. Türkiye gibi şehirleşme oranlarının yüksek olduğu ve şehirlerin aşırı büyüdüğü ülkelerde, hammadde talebindeki artışı öngörmek ve bu durumu sürdürülebilir bir şekilde kontrol altına alabilmek, kritik önem taşıyor. Ayrıca, emisyonların üçte ikisinden fazlası malzeme yönetimiyle bağlantılı olduğundan, döngüsel bir ekonomiye geçiş, Paris Anlaşmasında iklim hedeflerini önemli ölçüde karşılayabilir. Mevcut çalışma, DE politikalarına pragmatik bir geçiş yapmak ve kaynak verimliliğini artırmak için stratejiler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu amaç doğrultusunda, Avrupa Komisyonu Döngüsel Ekonomi Eylem Planı'nın (DEEP) hedeflerine ulaşmaya çalışan orta gelirli ülkelere bir örnek olarak, Türkiye'nin kuzeybatısındaki Bursa ili incelenmiştir. Bursa katı atık yönetimi için farklı alternatif senaryoları değerlendirmek üzere Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) metodolojisi uygulandı. Bu araştırmada ilk olarak amaç, kentlerde atık yönetim sistemi için farklı senaryoları araştırmak ve nihayetinde iki hedefe ulaşmaktır: atık depolama oranını %10'a düşürmek ve atık geri dönüşümünü %75 çıkarılması. Atık yönetimi planlaması, zararlı emisyon azaltımı için hala dünyanın en kritik yönetim zorluklarından biri olduğundan dolayı, ikinci adım, emisyon miktarını azaltmak ve ikincil hammadde kaybını önlemek için katı atıkların entegre bir şekilde arıtılmasına odaklanmak olmuştur. Avrupa Komisyonu tarafından yayınlanan DE planının, çevresel ve ekonomik sorunlarla mücadele için daha kapsamlı stratejilere ihtiyaç duyulduğunu vurguladığı ifade edilmektedir. Bu nedenle asıl amaç, şehirleri kademeli olarak enerji ve malzeme kullanımı açısından verimli hale getirmektir. Bu da katı atıkların geri dönüştürülebilme oranının ve düzenli depolamanın belirli bir düzeye (DEEP'te belirtilen) getirilmesiyle mümkün olacaktır. Bu amaç doğrultusunda, şehirlerin enerji ve malzeme kullanımı açısından daha verimli hale getirilmesi gerektiği belirtilmektedir. Bu hedefe ulaşmak için, atıkların geri dönüştürülebilirlik oranının ve düzenli depolamanın belirli bir düzeye (DEEP'te belirtilen) getirilmesi gerekmektedir. Bu çalışma, özellikle gelişmekte olan ülkelerde uygun strateji ve politikaların geliştirilmesinin uzun vadeli şehir gelişimi için önemini vurgulamaktadır. Avrupa Birliği'nin DE politikasına uygun bir örnek şehir olan Bursa'da, mevcut atık yönetim sistemi modeline alternatif olarak farklı atık yönetim senaryolarının geliştirilmesiyle DE'nin atık yönetimi planlamasında kullanımını araştırmayı ve pragmatik sonuçlar elde etmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmanın ana odak noktası, mevcut atık yönetim sistemi modeline alternatif olarak farklı atık yönetim senaryoları geliştirerek DE'nin atık yönetimi planlamasında bir model olarak kullanımını araştırmaktır. Böylelikle, DE prensiplerine uygun bir atık yönetim sistemi modelinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir ve diğer şehirler için bir örnek teşkil edebilir. Bu çalışmada, Bursa kenti örneği üzerinden dört farklı zaman diliminde sekiz ana senaryo analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, çevresel etki değerlendirmesi açısından en yüksek etki Kara Ekotoksisite Potansiyeli ve küresel ısınma potansiyeli kaynaklıdır. Senaryo bazlı analizlerde ise, mevcut durum senaryosu ve B2 senaryosunda en yüksek çevresel etki gözlenmiştir. DE'ye dayalı senaryolar (C gurubu) ise, çevresel olarak en az etkiye neden olan senaryolardır ve C1 senaryosu emisyon azaltımı açısından tüm senaryolar arasında en iyi sonucu vermektedir. Bu çalışmaların sonuçları, kentlerin doğrusal sistemlerden döngüsel sistemlere dönüştürülmesi ve DE ile uyumlu hale getirilmesi için birkaç genel yönergelerin takip edilmesi gerektiğini göstermiştir. İlk olarak, bir kentin DE modeline uygun olarak ilerleyebilmesi için, çeşitli atık yönetim tesislerinin doğru bir şekilde entegre edilmesi gerekmektedir. Bununla birlikte, atıkların toplanma yöntemi de önemli bir konudur. Bu çalışmanın sonuçlarına göre, atıkların ayrıştırılarak toplanması en verimli yöntemdir. Ayrı toplanan atık yüzdesi, emisyon miktarını ve geri dönüşüm oranını her zaman etkilemektedir. DEEP tarafından yayınlanan son raporlarda, hızla artan çevresel tehlikelerin alanında giderek daha yüksek ve ulaşılması zor hedeflerin belirlendiği görülmektedir. 2050'ye kadar karbon nötrlüğüne ulaşmak ve 2030'a kadar atık miktarını yarıya indirmek gibi hedefler ulaşmak için, hızlı ve önemli ayarlamaların gerekli olduğu açıktır. Atıkların yakılması, karbon emisyonlarını azaltma ve programa göre karbon nötrlüğü elde etme çabalarını kötü yönde etkileyen bir konudur, dahası döngüsel bir ekonomiye geçişi kolaylaştırmak yerine engellemektedir. Geri dönüştürülebilir ve geri dönüştürülemez atıkların yakma tesisleri için hammadde olarak kullanılması, atık önleme ve geri dönüşümü caydırarak, zamanla artan atık miktarına neden olur. Bu nedenle, Avrupa finans kurumları, daha az karbon salımına neden olan ve atık hiyerarşisinde daha yüksek alternatifler lehine, yakma tesisleri sürdürülebilirlik gündemlerinden çıkarmaktadır. Bu da kademeli olarak yakma tesislerin kurumu ve işletilmesinden uzaklaşmak anlamına gelir. Raporlara göre sadece geri dönüştürülemeyen ve tehlikeli atıkların yakılması için bir istisna olacaktır. Bu çalışma sonucu, organik atıkların yönetiminde anaerobik çürütme ile kompostlaştırmanın karşılaştırılmasında, organik atıkların yönetiminde sadece kompostlaştırmanın uygulanması çevresel olarak verimli olmayacağı sonucuna varılmıştır. Biyoatığın kompostlaştırılması, özellikle küresel ısınma ve asitlenme kategorilerinde bazı önemli çevresel etkilere sahiptir. Kompostlaştırmanın su tutma kapasitesi ve toprak verimliliğini iyileştirme ve pestisit tüketimini azaltma gibi bazı çevresel faydalarına rağmen, amonyak gibi bazı emisyonları yüksek olduğu için AD gibi farklı yöntemler ve tesisler kullanılmalıdır. Bu çalışmanın sonuçları, organik atıklar için benzer arıtma sistemlerine ilişkin önceki çalışmaların sonuçlarıyla büyük ölçüde tutarlıdır. Bu çalışmalar, organik atıkların fermantasyonunun kompostlaştırmaya göre çevreye daha faydalı olduğu sonucuna varılmıştır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda organik atıklardan en iyi şekilde yönetimi için anaerobik çürütme ve kompostlama tesislerinin bir arada kurulması uygun görülmüştür. 2045 yılına dair son projeksiyonlara dayanan C1 senaryosu, sera gazı emisyon seviyelerini en düşük seviyeye indirerek, bu alanda en iyi sonuçları elde ederek başarılı bir performans sergilemektedir. DE'ye uygun atık yönetim sistemlerinin malzeme akışını iyileştirmenin yanı sıra emisyonları ve dolayısıyla çevresel etkileri azaltarak, ekonomik fayda sağlamada başarılı olduğu görülmektedir. C1 (ideal senaryo) ile A0 (mevcut durum) karşılaştırması sonucunda, Bursa'nın DE politikasını benimsemesinin sonucunda, sera gazı emisyonlarını yarıdan fazla (%57) oranında azalttığı tahmin edilmektedir. Diğer yandan, son on yılda toplanan geri dönüşüm atıklarının sadece 1,5 kat artması göz önüne alındığında, C1 senaryosunun uygulanması ile birlikte (2020-2045 döneminde), geri dönüşüm oranının 15 kat artması öngörülmektedir. C1 senaryosunun gerçekleştirilmesi durumunda, 2045 yılında geri dönüşüm yoluyla sağlanacak enerji, 404 milyon eve bir yıl boyunca elektrik sağlayacak ve fosil yakıt kullanımını azaltacaktır. Bu durum, çevre dostu enerji kaynaklarına yönelik bir tercih olması açısından son derece önemlidir. Yapılan tüm analizler, kaynakların korunması, ikincil hammadde temini ve atık emisyonlarının azaltılması, dolayısıyla DEEP ile uyum açısından en güçlü senaryonun C1 senaryosu olduğunu göstermektedir. Bu senaryoya göre, kaynağında ayrılmış katı atık, organik kısmi anaerobik çürütme ile eksiksiz bir sisteme gönderilmeden önce kompostlamanın ardından ayrılmalıdır. Geri dönüşüm malzemeleri ise ayrı bir şekilde malzeme geri kazanım tesisleri gibi tesislere gönderilmelidir. Yalnızca C1 senaryosu, %75'in üzerinde bir geri dönüşüm oranına ulaşabilir ve atığın yaklaşık %10'u düzenli depolama alanına gönderilir. Bu oranlar, DEEP'ın istediği hedeflere en yakın olduğu için ideal senaryo olarak seçilmiştir. Kısaca, iklim değişikliği, nüfus artışı ve kentleşme gibi faktörler, kaynak verimliliğini artırmak ve atık oluşumunu azaltmak için dikkate alınması gereken önemli eğilimlerdir. Dolayısıyla şehirlerin, daha verimli kaynak kullanımı, daha rekabetçi ve sürdürülebilir bir ekonomiye ulaşmak için çaba göstermeleri hayati bir önem taşımaktadır. Bu çalışmanın sonucunda, DE politikalarının uygulanmasıyla birlikte kapalı döngülerin oluşturulması, başarılı bir şehir modelinin adım adım oluşturulması, ülkenin hammadde ithalatına olan bağımlılığının azaltılması, biyolojik çeşitlilik kaybının durdurulması, doğal kaynaklara olan baskının azaltılması ve iklim nötr hedeflere ulaşılması sağlanabilecektir. Bu çalışma, bir kentin döngüselliğini sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda bu sürecin çevresel etkilerinin de analiz edilmesine olanak tanımaktadır. Böylelikle DE ve YDD birleştirip ve her iki faktörü de dikkate alarak birleşik bir model sunulmuştur.

Özet (Çeviri)

The human population has been increasing rapidly over the past few decades, leading to an exponential growth in resource consumption. This has resulted in a significant rise in waste generation, which is having severe environmental and economic impacts. As the amount of waste generated continues to increase, it is putting a strain on the environment and affecting the well-being of humans and other living beings. Governments around the world are taking note of this situation and are directing their attention toward implementing the Circular Economy (CE) concept. This concept aims to maximize resource recovery and reduce environmental degradation by promoting the reuse and recycling of products and materials. The challenge of managing solid waste effectively is becoming increasingly important for governments and communities worldwide, due to the impact it has on the environment and the loss of valuable resources. To address this, the CE model has emerged as a promising concept for preserving materials within the economy and increasing resource efficiency. The CE focuses on the idea of a closed loop, where products and materials are designed to be reused, repaired, or recycled. By keeping materials in use for longer, this approach can help to reduce waste, prevent emissions to water, air and soil, and minimize the depletion of natural resources. In 2015, the European Commission (EC) took a significant step towards realizing the vision of a CE by adopting the European Commission's Circular Economy Action Plan (CEAP). This action plan was developed with the goal of accelerating the transition to a CE, fostering sustainable economic growth, and increasing global competitiveness. The CEAP includes a range of initiatives to promote CE, such as setting targets for recycling and reducing waste, promoting eco-design, and encouraging the development of circular business models. The transition to a CE model is particularly crucial in cities where large populations reside, consume, and dispose of goods. Cities account for almost two-thirds of the world's energy demand and generate up to 50% of solid waste, along with being responsible for 70% of Greenhouse Gas (GHG) emissions. With high urbanization rates and overcrowded cities in countries such as Turkey, it is imperative to anticipate and address the increase in raw material demand through the implementation of the CE. As over two-thirds of emissions are associated with material management, shifting to a CE approach can have a substantial impact on achieving the climate targets outlined in the Paris Agreement. The development of waste management models that conform to the principles of the CE is a multifaceted and intricate challenge. Prior studies have predominantly taken a theoretical approach to analyze waste management from the perspective of the CE. The present investigation aims to establish the most effective integrated waste management plan in alignment with the CE approach. To this end, a study was conducted to determine the optimal scenario for the solid waste management system in Bursa, the fourth most populous city in Turkey. This was accomplished by utilizing time-based modeling to achieve the targeted percentages prescribed by the EC for the CE model. By focusing on the practical implementation of CE principles, this study contributes a valuable framework for policymakers and stakeholders to devise and implement effective strategies for CE based waste management practices. To analyze the environmental performance, a methodological framework called Life Cycle Assessment (LCA) was utilized. The SimaPro 8.0.2 calculation model was used to obtain the results, with one day of Municipal Solid Waste (MSW) serving as the functional unit. The CML 2000 impact category method was employed to compare the alternative scenarios. To obtain Life Cycle Inventory (LCI) data, various sources were used, including existing facilities in Turkey, previous studies, and the ecoinvent database. The system boundaries included the separate collection and transportation of MSW, as well as the treatment of MSW via different combinations of Material Recovery Facilities (MRF), Mechanical Biological Treatment (MBT) facilities, incineration, biological treatment (such as composting and Anaerobic Digestion (AD)) of biodegradable waste, and landfilling methods. The objective of the study was to identify the most effective method for achieving the targets set by CEAP. The study's scenarios, which were implemented in increments starting in 2020, aimed to minimize the amount of MSW sent to landfills to 10% and increase the recycling rate to 75% by 2045. According to the study findings, the C1 scenario was identified as the most favorable option for conserving resources, providing secondary raw materials, and minimizing waste emissions while adhering to the CEAP regulations. The study suggested that source separated MSW should be directed towards a complete system with partial AD followed by composting, while recycling should be separate and sent to the MRF facility. Only this scenario achieved a recycling rate higher than 75% and disposed of approximately 10% of the waste in landfills. These targets were selected based on the scenario's ability to reduce environmental impacts and increase material efficiency. In summary, the study underscores the importance of trends such as population growth, climate change, and urbanization in driving the necessity for heightened resource efficiency and reduced waste generation. By embracing the principles of the CE, cities have the potential to make a significant contribution to a more sustainable, resource-efficient, and competitive economy. The study results have broad implications for policymakers, industry leaders, and other stakeholders who are looking to address the environmental challenges posed by unsustainable waste management practices and achieve sustainable development goals.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    670758

    Türkiye'de atık karakterizasyonu metodolojisi için temel kriterlerin belirlenmesi

    Başlık çevirisi yok

    EDA YAĞCILAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN

  2. Tez No

    591090

    Eğirdir ilçesi atık karakterizasyonunun belirlenmesi ve entegre atık yönetim planının oluşturulması

    Determination of waste characterization of eği̇rdi̇r district and preparation of integrated waste management plan

    BETÜL KARAKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL TOSUN

  3. Tez No

    510710

    Sulak alanların sorunları ve rehabilitasyon önerileri: Akgöl sulak alanı

    Problems of wetlands and rehabilitation proposals: Case study of Akgol wetland

    DUYGU BARAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE GÜL TANIK

  4. Tez No

    46238

    Kuyumculuk sektöründe organizasyonel bilgi sistemleri tasarımı ve uygulamaları

    The Design and application of organizational information systems in the goldsmithery sector

    HALDUN ULUTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. ETHEM TOLGA

  5. Tez No

    565078

    Entegre katı atık yönetimi; İnegöl örneği

    Integrated solid waste management; İnegöl sample

    RIDVAN GÖDEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET BEYHAN

Geri Dön