Evaluating environmental effects of different anaerobic wastewater treatment systems by using LCA approach
Farklı anaerobik atıksu arıtma sistemlerinin çevresel etkilerinin LCA yaklaşımı ile değerlendirilmesi
- Tez No: 968138
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Biyoteknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
1914 yılında aktif çamur prosesinin icadından bu yana, atıksu arıtımının temel amacı, arıtılmış suyun kalitesini artırmak olmuştur. Ancak, çevrenin ve halk sağlığının korunmasına yönelik daha katı deşarj limitlerinin uygulanmasıyla birlikte, bu odak yön değiştirmiştir. Atıksu arıtma sistemlerinin enerji tüketimi, katı atık oluşumu ve sera gazı emisyonları gibi çevresel etkilerini azaltmanın potansiyel bir yolu, atıksudan elde edilen kaynakların geri kazanımını içeren daha gelişmiş bir yöntemin uygulanmasıdır. Bununla birlikte, bu denli önemli bir dönüşümün çevresel etkileri ve potansiyel avantajları henüz tam olarak netlik kazanmamış olup, kapsamlı bir şekilde incelenmesi gerekmektedir. Kirleticilerin uzaklaştırılmasının ötesine geçen atıksu arıtımı, kaynak geri kazanımı ve döngüsel ekonomi hedeflerini kapsayan bir disipline dönüşmektedir. Bu gelişen olguda, yeni teknolojilerin ve süreçlerin çevresel sürdürülebilirliğini değerlendirmek adına yaşam döngüsü değerlendirmesi (LCA) önemli bir rol oynamaktadır. Bu bağlamda, verilen tez üç ana başlıktan oluşmaktadır: (i) anaerobik atıksu arıtma sistemlerine yönelik LCA uygulamalarının sistematik bir değerlendirmesi, (ii) Anaerobik İleri Ozmotik Membran Biyoreaktör (AnFOMBR) sistemlerinde farklı tür ve konsantrasyonlarda çekme çözeltilerinin (draw solution, DS) ayrıntılı çevresel karşılaştırması, ve (iii) AnMBR, AnFOMBR ve UASB olmak üzere üç farklı anaerobik arıtma teknolojisinin karşılaştırmalı LCA analizi. Bu tez çalışmasının ilk adımı olarak kapsamlı bir literatür taraması gerçekleştirilmiştir. Son yıllarda atıksu arıtma sistemlerine ilişkin birçok LCA incelemesi yayımlanmış olsa da, bu derlemeler arasında özellikle anaerobik arıtma uygulamalarına odaklanan bir çalışma bulunmamaktadır. Bu bölümde, anaerobik atıksu arıtımına yönelik LCA çalışmalarına odaklanılmış olup, yapı şu şekilde düzenlenmiştir: Öncelikle, LCA ve atıksu arıtımı konularındaki yayın eğilimleri özetlenmiş, 2000 yılından itibaren çalışmalardaki artış ortaya konulmuştur. Ardından, incelenen çalışmalar LCA'nın metodolojik adımları çerçevesinde; amaç ve kapsam tanımı, yaşam döngüsü envanteri (LCI), yaşam döngüdü etki değerlendirmesi (LCIA) ve yaşam döngüsü yorumlama (LCI) aşamalarına göre analiz edilmiştir. Daha sonra, mevcut anaerobik arıtma sistemlerine yönelik LCA çalışmaları ve ekonomik değerlendirmeler incelenmiş, son olarak bu alandaki geleceğe yönelik perspektifler detaylandırılmıştır. Analiz edilen çalışmalara göre, anaerobik atıksu arıtma sistemlerinin birçok çevresel etki kategorisinde konvansiyonel sistemlere kıyasla daha düşük çevresel etkilere sahip olduğu görülmektedir. Enerji geri kazanım mekanizmaları sayesinde, anaerobik atıksu arıtma sistemlerin toplam enerji gereksinimi aerobik atıksu arıtma sistemlerine göre daha düşüktür. Ancak, anaerobik çıkış suyunda çözünmüş halde bulunan metan gazı geri kazanılmadığı takdirde, sera gazı etkisini artırmakta ve toksisite seviyelerini yükseltebilmektedir. Ayrıca, anaerobik ünite sonrasında besin maddelerinin geri kazanımı gerçekleştirilmezse – örneğin havalandırma sistemleri ya da alternatif yöntemlerle – ötrofikasyon potansiyelinde (EP) artış meydana gelebilmektedir. Mevcut LCA çalışmalarının çoğunlukla belirli bir anaerobik prosesi konvansiyonel aktif çamur (CAS) sistemi ile karşılaştırdığı, farklı anaerobik teknolojilerin birbiriyle karşılaştırıldığı çalışmaların ise oldukça sınırlı olduğu görülmüştür. Ayrıca, LCA çalışmalarının maliyet ve sosyal değerlendirmeler gibi ek araçlarla bütünleştirilmesi, daha kapsamlı analizler yapabilmek için önemli adımlardır. Bu nedenle, bu alandaki boşluğun giderilmesi adına LCA ve atıksu arıtımı alanındaki araştırmacıların daha fazla çalışmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Detaylı literatür incelemesi sonucunda, son yıllarda kullanımı artan anaerobik ileri ozmoz (AnFO) sistemlerine ilişkin LCA çalışmalarının eksik olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle, tezin ikinci bölümünde bu sistemler üzerine odaklanılmıştır. Tezin ikinci bölümünde, evsel atıksuyun arıtımı amacıyla uygulanan bir Anaerobik İleri Ozmoz Membran Biyoreaktörü (AnFOMBR) sistemine ilişkin kapsamlı bir Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) sunulmuştur. Çalışmanın temel amacı, farklı çekme çözeltisi (DS) türleri ve konsantrasyonlarının çevresel etkilerini değerlendirerek, arıtım verimliliği ile çevresel sürdürülebilirlik arasında denge kuran en uygun işletme koşullarını belirlemektir. ISO 14040 ve 14044 standartları doğrultusunda yürütülen bu LCA çalışması, farklı DS senaryolarına bağlı olarak ortaya çıkan çevresel yükleri nicel olarak ortaya koymayı ve ileri ozmoz (FO) tabanlı atıksu arıtım teknolojilerinin tasarım ve işletimine katkı sağlamayı amaçlamaktadır. Analiz edilen etki kategorileri arasında küresel ısınma potansiyeli (GWP), ozon tabakası incelmesi potansiyeli (ODP), kara asidifikasyonu (AP), tatlı su ve deniz ötrofikasyonu (FEP, MEP), insan toksisitesi (HT) ve ekotoksisite yer almaktadır. İkinci bölümün kapsamında ilk karşılaştırma 0.5 M ve 1 M konsantrasyonlarında NaCl ve MgCl₂'nin çevresel performansları üzerine yapılmıştır. LCA sonuçları, AnFOMBR sisteminde kullanılan NaCl ve MgCl₂ çekme çözeltilerinin çevresel etkilerinde yalnızca sınırlı farklılıklar olduğunu ortaya koymaktadır. Küresel ısınma potansiyeli (GWP) açısından MgCl₂, üretim ve taşımadaki daha yüksek enerji gereksinimleri nedeniyle her zaman NaCl'den biraz daha yüksek değerler göstermektedir; ancak bu farkın ihmal edilebilir düzeyde olduğu görülmüştür. Bu durum, GWP üzerinde DS seçiminin etkisinin düşük olduğunu ve çamur yönetimi, membran üretimi ve bertarafı ile enerji tüketimi gibi diğer faktörlerin daha belirleyici olduğunu göstermektedir. Ozon tabakası incelmesi (ODP) açısından ise her iki çözelti de oldukça düşük ve birbirine yakın etkiler sergilemiş, bu da AnFOMBR sisteminde kullanılan kimyasalların stratosferik ozon tabakasının incelmesine önemli bir katkı yapmadığını göstermektedir. Buna karşılık, karasal asidifikasyon etkisi daha belirgin olup MgCl₂, daha yüksek üretim enerjisi gereksinimleri nedeniyle NaCl'ye kıyasla biraz daha yüksek değerlere sahip olduğu görülmüştür. Ötrofikasyon kategorilerinde ise farklar daha dikkat çekicidir. Yüksek konsantrasyondaki NaCl (1 M), hem tatlı su hem de denizel ötrofikasyonda en yüksek etkiyi gösterirken, düşük konsantrasyondaki NaCl (0.5 M) en düşük etkiye sahiptir. Biyogaz geri kazanımı, sentetik gübrelerin yerini alarak kısmen bu etkileri azaltabilse de fosfor ve azot salınımı riski önemli bir sorun olmaya devam etmektedir. İnsan toksisitesi kategorilerinde ise MgCl₂, özellikle 1 M konsantrasyonda, hem kanserojen hem de kanserojen olmayan toksisite açısından en yüksek değerlere sahiptir; bunu MgCl₂ 0.5 M izlerken, en düşük etki NaCl 0.5 M senaryosunda gözlenmiştir. Bu farklılık, MgCl₂ üretiminde kullanılan enerji yoğun süreçler ve buna bağlı kirletici emisyonlarla ilişkilendirilmektedir. Genel olarak, çekme çözeltisi seçiminin (NaCl – MgCl₂, 0.5 M – 1 M) ötrofikasyon ve insan toksisitesi gibi belirli kategorilerde etkili olduğu, ancak GWP ve ODP üzerindeki etkisinin ihmal edilebilir düzeyde kaldığı görülmüştür. İkinci bölümün kapsamında ikinci olarak, karşılaştırılma yapılan çekme çözeltisi sayısı genişletilerek NaCl, MgCl₂, sodyum sülfat (Na₂SO₄) ve monoamonyum fosfat (MAP, NH₄H₂PO₄) değerlendirmeye alınmıştır. Çalışma sonuçlarına göre, MgCl₂ kullanımı GWP açısından NaCl'ye kıyasla yaklaşık %6,5 oranında daha yüksek bir etki göstermiştir (0.492'den 0.527 kg CO₂-eq'e artış), NaCl senaryosunda ise %2,7 oranında azalma gözlenmiştir. Tüm senaryolarda ODP değeri düşük düzeyde kalmış, çekme çözeltileri arasında önemli bir fark oluşmamıştır. Asidifikasyon potansiyeli, MgCl₂ ve Na₂SO₄ senaryolarında MAP'e kıyasla %28–40 oranında daha yüksek çıkmıştır; bu farkın, sülfür kaynaklı emisyonlar ve fosil yakıt kullanımıyla ilişkili olduğu düşünülmektedir. Besin maddesi kaynaklı etkiler, özellikle çıkış suyu fosfor ve azot konsantrasyonları nedeniyle MAP ve MgCl₂ senaryolarında en yüksek seviyelerde gözlenmiştir; NaCl (1 M) senaryosu ise NaCl ve MgCl₂ kıyaslamasında en yüksek ötrofikasyon potansiyeline sahip olmuştur. Ayrıca, MgCl₂'nin insan toksisitesi (kanserojen ve kanserojen olmayan) NaCl'ye göre %15–20 oranında daha yüksek olup, EDTA ve asetonitril gibi temizlik işlemlerinde kullanılan kimyasalların üretimindeki enerji yoğunluğu ve emisyonların bu duruma neden olduğu düşünülmektedir. Enerji tüketimi kritik bir unsur olarak öne çıkmaktadır: çoğu çekme çözeltisi için enerji tüketimi 2.43 kWh/m³ iken, rejenerasyon gerektirmemesi nedeniyle MAP için bu değer yalnızca 0.4 kWh/m³'tür. Ancak bu enerji avantajı, içerdiği besin maddeleri nedeniyle %25–30 oranında daha yüksek insan toksisitesi ve tatlı su ekotoksisitesi ile birlikte gelmektedir; bu da enerji verimliliği ile çevresel sağlık riskleri arasında bir denge kurulması gerektiğini göstermektedir. Tezin üçüncü bölümünde ise, üç anaerobik atıksu arıtma teknolojisinin — AnMBR, AnFOMBR ve UASB — karşılaştırmalı LCA analizi yapılmıştır. ReCiPe midpoint yöntemi kullanılarak işletme girdileri, emisyonlar, atık oluşumu ve enerji/besin geri kazanım kredileri değerlendirilmiştir. Sonuçlar, Küresel ısınma potansiyeli (GWP) açısından AnFOMBR, 8.49 kg CO₂-eq ile AnMBR'den %33,7 ve UASB'den %10,5 daha düşük değer göstermiştir. Bu fark, daha düşük elektrik tüketimi (0.34 kWh; AnMBR'de 0.865 kWh) ve yüksek besi maddesi giderim verimliliğine bağlanmıştır. Tatlı su ötrofikasyonu kategorisinde AnFOMBR, 1.63 kg P-eq değeri ile AnMBR'den %67,7 ve UASB'den %76,8 daha düşük etki göstermiştir. Bu sonuç, %85'lik fosfor giderim verimliliğinin, AnMBR (%30) ve UASB (%10) sistemlerine kıyasla belirgin bir üstünlük sağladığını göstermiştir. Denizel ötrofikasyon açısından da AnFOMBR, 1.24 kg N-eq ile AnMBR'ye göre %90 ve UASB'ye göre %83 daha düşük etki yaratmıştır. Bu durum, sucul ekosistemlerin korunmasında besi maddesi gideriminin kritik önemini bir kez daha ortaya koymaktadır. Stratosferik ozon incelmesi (ODP) ve insan sağlığını etkileyen ozon oluşumu kategorilerinde de AnFOMBR en düşük değerlere sahiptir. Bu sonuç, fosil yakıta dayalı enerji kullanımının ve kimyasal ihtiyacının azaltılmasıyla ilişkilendirilmiştir. İnce partikül madde oluşumu ve karasal asidifikasyon kategorilerinde de AnFOMBR, AnMBR'ye kıyasla sırasıyla %45 ve %36,5 daha düşük değerler göstermiştir. Ekotoksisite ve insan toksisitesi kategorilerindeki farklar daha sınırlı olmakla birlikte, AnFOMBR tüm toksisite kategorilerinde en düşük etki değerlerini korumuştur. İnsan sağlığı üzerindeki etki (DALY cinsinden ölçülen) açısından AnFOMBR, AnMBR'ye kıyasla %42 daha düşük zarar vermektedir; UASB ise orta düzeyde bir performans göstermektedir. Bu bulgu, çevresel emisyonların halk sağlığı üzerindeki risklerinin AnFOMBR ile önemli ölçüde azaltılabileceğini göstermektedir. Ekosistem kalitesi kategorisinde (yıllık tür kaybı), AnFOMBR 1.13 × 10⁻⁶ species·yr değeri ile hem UASB'den hem de AnMBR'den %67 daha düşük etki yaratmıştır. Bu sonuç, biyolojik çeşitlilik ve ekosistem işlevleri üzerindeki tehditlerin azaltıldığını göstermektedir. Son olarak, kaynak tükenmesi kategorisinde (2013 USD cinsinden kaynak kıtlığına bağlı ek ekonomik maliyet), AnFOMBR 0.76 USD ile en düşük değere sahip olduğu gözlemlenmiştir. Bu bulgular, AnFOMBR sisteminin yalnızca çoklu kategorilerde çevresel yükleri azaltmakla kalmayıp, aynı zamanda uzun vadeli kaynak kullanımını da en aza indirdiğini ve üç anaerobik atıksu arıtım teknolojisi arasında en sürdürülebilir seçenek olabileceğini göstermiştir. Sonuç olarak, bu LCA çalışması, çekme çözeltisi türü ve konsantrasyonunun çevresel performans üzerinde ölçülü bir etkisi olsa da, enerji kullanımı, kimyasal temizlik, membran malzemeleri ve çamur yönetimi gibi diğer faktörlerin AnFOMBR sisteminin genel çevresel ayak izinde daha belirleyici olduğunu ortaya koymuştur. Bulgular, gelecek nesil anaerobik atıksu arıtma sistemlerinin sürdürülebilir tasarımı ve optimizasyonu için önemli bilgiler sunmaktadır. Ayrıca, elde edilen bilgiler enerji verimliliği, yüksek giderim verimi, MAP gibi çevresel açıdan daha avantajlı çekme çözeltilerin kullanımının AnFOMBR sistemlerinin ekolojik ayak izini önemli ölçüde azaltabileceğini ortaya koymaktadır. Dolayısıyla, sistem düzeyindeki iyileştirmeler ve bütüncül LCA temelli değerlendirmelerle desteklendiği takdirde, bu teknolojinin gelecekte sürdürülebilir atıksu arıtım uygulamaları için tercih edilebilir bir alternatif olabileceği öngörülmüştür.
Özet (Çeviri)
Enhancing effluent quality has been the primary goal of wastewater treatment (WWT) since the invention of the activated sludge technique in 1914. As stricter discharge limitations are enforced to save the environment and public health, this focus has changed. One potential way to mitigate the environmental implications of WWT systems, including energy consumption, solid waste creation, and greenhouse gas emissions, is to implement a better method that includes the recovery of resources obtained from wastewater. However, the environmental implications and advantages of enacting such a significant shift remain unclear and require extensive examination. By eliminating contaminants, the discipline of WWT is thus evolving into a phenomenon that encompasses the pursuit of resource recovery and a circular economy. By assessing the environmental sustainability of novel technologies and procedures, life cycle assessment, or LCA, is vital to this developing phenomenon. As the first step of this thesis, a comprehensive literature review was conducted. Although numerous LCA studies on wastewater treatment systems have been published in recent years, none of the existing reviews have focused specifically on anaerobic treatment applications. In this section, LCA studies addressing anaerobic wastewater treatment were examined, with the structure organized as follows: first, publication trends in LCA and wastewater treatment were summarized, highlighting the increase in studies since 2000. Subsequently, the reviewed studies were analyzed according to the methodological stages of LCA, namely goal and scope definition, life cycle inventory (LCI), life cycle impact assessment (LCIA), and life cycle interpretation. Thereafter, existing LCA studies and economic assessments of anaerobic treatment systems were discussed, followed by perspectives for future research in this field. The reviewed studies indicate that anaerobic wastewater treatment systems exhibit lower environmental impacts in most categories compared to conventional systems. Owing to their energy recovery mechanisms, anaerobic systems generally require less energy than aerobic systems. However, if dissolved methane in anaerobic effluents is not captured, it significantly contributes to global warming potential (GWP) and increases toxicity. Similarly, if nutrient recovery is not implemented following anaerobic treatment—for instance through aeration systems or alternative methods—eutrophication potential (EP) may rise. Another contributor to increased EP is the direct discharge of anaerobic effluents into receiving waters without reuse. While most existing LCA studies compare a particular anaerobic process with conventional activated sludge (CAS) systems, studies comparing anaerobic technologies with each other remain scarce. Furthermore, integrating LCA with additional tools such as techno-economic analysis (TEA) and social assessments is considered essential for more comprehensive evaluations. The detailed literature review also revealed a lack of LCA studies on anaerobic forward osmosis (AnFO) systems, which have gained prominence in recent years. For this reason, the second part of the thesis focuses on these systems. In the second part of the thesis, a comprehensive life cycle assessment (LCA) was performed for an Anaerobic Forward Osmosis Membrane Bioreactor (AnFOMBR) treating municipal wastewater. The main objective of this study was to evaluate the environmental impacts of different draw solution (DS) types and concentrations and to determine the optimal operating conditions that balance treatment efficiency with environmental sustainability. Conducted in accordance with ISO 14040 and 14044 standards, this LCA aimed to quantify the environmental burdens associated with different DS scenarios and to provide insights into the design and operation of forward osmosis (FO)-based wastewater treatment systems. The impact categories assessed included global warming potential (GWP), ozone depletion potential (ODP), terrestrial acidification (AP), freshwater and marine eutrophication (FEP and MEP), human toxicity (HT), and ecotoxicity. The first comparative analysis in this section examined the environmental performance of NaCl and MgCl₂ at 0.5 M and 1 M concentrations. The results showed only minor differences between these draw solutions. In terms of GWP, MgCl₂ consistently exhibited slightly higher values than NaCl, primarily due to its more energy-intensive production and transportation; however, the differences were negligible. This finding suggests that draw solution choice exerts little influence on GWP, while factors such as sludge management, membrane production and disposal, and energy demand are more decisive. Regarding ODP, both solutions had minimal and comparable impacts, indicating that the chemicals used in the AnFOMBR system do not significantly contribute to stratospheric ozone depletion. By contrast, terrestrial acidification effects were more pronounced, with MgCl₂ showing slightly higher values due to its greater energy requirements during production. Differences became more evident in eutrophication categories: high-concentration NaCl (1 M) resulted in the highest freshwater and marine eutrophication impacts, whereas NaCl at 0.5 M had the lowest. While biogas recovery partially mitigated these effects by offsetting synthetic fertilizer use, phosphorus and nitrogen release remained critical concerns. In the human toxicity categories, MgCl₂—particularly at 1 M—caused the highest impacts in both carcinogenic and non-carcinogenic toxicity, followed by MgCl₂ at 0.5 M, whereas NaCl at 0.5 M showed the lowest impact. These differences were linked to the resource- and emission-intensive production processes of MgCl₂. Overall, the choice of draw solution (NaCl vs. MgCl₂, 0.5 M vs. 1 M) was found to influence certain categories such as eutrophication and human toxicity, while exerting negligible effects on GWP and ODP. In the second analysis of this section, it the comparison was expanded to four draw solutions: NaCl, MgCl₂, sodium sulfate (Na₂SO₄), and monoammonium phosphate (MAP, NH₄H₂PO₄). Results showed that MgCl₂ use led to approximately 6.5% higher GWP than NaCl (increasing from 0.492 to 0.527 kg CO₂-eq), whereas NaCl showed a 2.7% decrease across concentrations. ODP values remained consistently low across all scenarios, with no significant differences. Acidification potential (AP) was 28–40% higher for MgCl₂ and Na₂SO₄ compared to MAP, primarily due to sulfur-related emissions and fossil fuel-based energy use. Nutrient-related impacts were most pronounced in MAP and MgCl₂ scenarios, driven by phosphorus and nitrogen concentrations in the effluent; among NaCl and MgCl₂, NaCl at 1 M yielded the highest eutrophication potential. Furthermore, MgCl₂ presented 15–20% higher human toxicity impacts than NaCl, linked to its resource-intensive production processes and the chemical use (e.g., EDTA, acetonitrile) in membrane cleaning. Energy consumption emerged as a critical factor: for most draw solutions, system energy demand was 2.43 kWh/m³ due to regeneration, while MAP required only 0.4 kWh/m³, eliminating the need for regeneration and thereby lowering GWP. However, this advantage came at the expense of 25–30% higher human toxicity and freshwater ecotoxicity, attributable to nutrient-related effects. These results highlight the trade-off between energy efficiency and environmental health risks in draw solution selection. The third part of the thesis presents a comparative LCA of three anaerobic wastewater treatment technologies—AnMBR, AnFOMBR, and UASB—using the ReCiPe midpoint method. Operational inputs, emissions, waste generation, and credits from energy and nutrient recovery were assessed. The results demonstrated that AnFOMBR achieved the best overall performance, with the lowest impact scores in 9 out of 11 categories. In terms of GWP, AnFOMBR (8.49 kg CO₂-eq) performed 33.7% better than AnMBR (12.8 kg CO₂-eq) and 10.5% better than UASB (9.49 kg CO₂-eq), owing to lower electricity consumption (0.34 kWh vs. 0.865 kWh in AnMBR) and high nutrient removal efficiencies. In freshwater eutrophication, AnFOMBR (1.63 kg P-eq) reduced impacts by 67.7% compared to AnMBR and by 76.8% compared to UASB, correlating with its 85% phosphorus removal efficiency versus 30% in AnMBR and 10% in UASB. For marine eutrophication, AnFOMBR (1.24 kg N-eq) performed 90% better than AnMBR and 83% better than UASB, emphasizing the crucial role of nutrient removal in mitigating aquatic ecosystem impacts. AnFOMBR also exhibited the lowest ODP values and ozone formation impacts affecting human health, attributed to reduced fossil fuel use and chemical demand. For fine particulate matter formation and terrestrial acidification, AnFOMBR achieved 45% and 36.5% lower impacts than AnMBR, respectively. Although differences in ecotoxicity and human toxicity were smaller, AnFOMBR consistently demonstrated the lowest impacts. In human health, expressed in Disability-Adjusted Life Years (DALYs), AnFOMBR reduced impacts by 42% compared to AnMBR, while UASB showed intermediate performance. In ecosystem quality, AnFOMBR yielded 67% lower species loss than both UASB and AnMBR. Finally, in resource depletion, AnFOMBR incurred the lowest additional cost (0.76 USD), outperforming both UASB (0.77 USD) and AnMBR (0.89 USD). These results demonstrate that AnFOMBR not only reduces environmental burdens across multiple categories but also minimizes long-term resource use, positioning it as the most sustainable option among the three anaerobic technologies. In conclusion, this LCA study shows that while the type and concentration of draw solution exert a measurable influence on certain impact categories, the overall environmental footprint of AnFOMBR systems is more strongly shaped by factors such as energy consumption, chemical cleaning, membrane materials, and sludge management. The findings provide valuable insights for the sustainable design and optimization of next-generation anaerobic wastewater treatment systems. Moreover, the results highlight that system-level improvements, combined with the use of environmentally advantageous draw solutions such as MAP and comprehensive LCA-based evaluations, could significantly reduce the ecological footprint of AnFOMBR, positioning it as a promising alternative for sustainable wastewater treatment in the future.
Benzer Tezler
- Modelling based life cycle assessment of energy efficient wastewater treatment plants
Enerji verimli atıksu arıtma tesislerinin modelleme tabanlı yaşam döngüsü analizi
FİLİZ DAŞKIRAN
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA EVREN ERŞAHİN
- Buz çözücü sıvı içeren atıksuların havasız arıtımında biyogaz geri kazanımı ile optimum glikol oranının araştırılması.
Investigation of optimum glycol ratio and biogas recovery during anaerobic treatment of the wastewaters contaminated with aircraft de-icing fluid.
HÜSEYİN MURAT GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Treatment of industrial wastewaters by anaerobic membrane bioreactors: Implications of substrate characteristics
Endüstriyel atıksuların anaerobik membran biyoreaktörler ile arıtımı: Sübstrat karakterizasyonunun etkisi
RECEP KAAN DERELİ
Doktora
İngilizce
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
PROF. DR. JULES B. VAN LIER
- Endüstriyel atıksu akımlarından biyoplastik elde edilmesi
Bioplastic production from industrial wastewater streams
SEFERHAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2025
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM KARAHAN ÖZGÜN
- Türkiye'de stabilizasyon havuzu uygulamaları için bilgisayar programı geliştirilmesi
Başlık çevirisi yok
HAKKI GÜLŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ATİLLA ALTAY