PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Life Cycle Assessment of Eco-Innovative Organo-Mineral Granulated Fertilizer’s Production Technology

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Ocena cyklu życia eko-innowacyjnej technologii produkcji nawozu mineralno-organicznego
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
This paper presents the possibilities of waste management originating from municipal wastewater treatment through the production of mineral-organic fertilizers based on sewage sludge. The original method created for this purpose was used in the study together with the environmental assessment of this method. Therefore, the purpose of this publication is twofold. On the one hand, the first goal of the paper is to draw attention to the need to choose the appropriate method of utilization of sewage sludge, taking into account its characteristics and potentially harmful effects on the environment. The second goal of the paper is to assess the environmental impact of the selected method and demonstrate its eco-innovation. The first part of the paper is a theoretical introduction to the issues of sewage sludge management, as well as theoretical considerations on the essence of eco-innovation. The second part of the paper presents practical issues of production and application of the organo-mineral granulated fertilizer subjected to research, while the third part – the methodology of the applied Life Cycle Analysis (LCA), including in particular the application of Material and Energy Flow Analysis (MEFA) at the Life Cycle Inventory stage. The fourth section presents the assumptions and results of the conducted research for four alternative solutions for the production of organic-mineral fertilizers. The fifth and final part summarizes the results and contains a number of conclusions and recommendations that should be considered in the context of the possibilities of further product optimization.
PL
W niniejszym artykule przedstawiono możliwości użytkowego wykorzystania odpadów z oczyszczania ścieków komunalnych, poprzez wytwarzanie nawozów mineralno-organicznych na bazie osadów ściekowych autorską metodą oraz ocenę środowiskową tej metody. Tak więc, cel niniejszej publikacji jest dwojaki. Z jednej strony, pierwszym celem artykułu jest zwrócenie uwagi na konieczność doboru odpowiedniej metody utylizacji osadów ściekowych z uwzględnieniem ich charakterystyki oraz potencjalnie szkodliwego oddziaływania na środowisko. Drugim celem artykuły jest ocena wpływu środowiskowego wybranej metody, celem wykazanie jej eko-innowacyjności. Pierwsza część pracy stanowi wprowadzenie teoretyczne do problematyki zagospodarowania osadów ściekowych, jak również teoretyczne rozważania nad istotą eko-innowacyjności. Druga część pracy przedstawia praktyczne zagadnienia produkcji i zastosowania organo-mineral granulated fertilizer poddanego badaniom, podczas gdy trzecia – metodykę zastosowanej analizy cyklu życia LCA, w tym szczególnie zastosowania analizy Material and Energy Flow Analysis (MEFA) na etapie Life Cycle Inventory. Czwarta sekcja przedstawia założenia i wyniki prowadzonego badania dla czterech alternatywnych rozwiązań technologii produkcji nawozów organiczno-mineralnych. Część piąta i ostatnia podsumowuje wyniki i zawiera szereg wniosków i zaleceń, które należy rozważyć w kontekście możliwości dalszej optymalizacji produktu.
Rocznik
Strony
561--588
Opis fizyczny
Bibliogr. 79 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Central Mining Institute; Katowice, Poland
  • Central Mining Institute; Katowice, Poland
autor
  • Central Mining Institute; Katowice, Poland
  • Central Mining Institute; Katowice, Poland
Bibliografia
  • Bagreev, A., Bashkova, S., Locke, D.C., Bandosz, T.J. (2001). Sewage sludge-derived materials as efficient adsorbents for removal of hydrogen sulfide. Environmental Science & Technology, 35, 1537-1543.
  • Bartoszczuk, P. (2016). Ekoinnowacje w gospodarce wodnej, Gospodarka w praktyce i teorii [Eco-innovations in water management, Economy in practice and theory], 44, 10, DOI: 10.18778/1429-3730.44.01 (in Polish)
  • Biegańska, M. (2010). Dyrektywa 91/271/EWG a prawo krajowe [Directive 91/271/EEC vs. national law], Wodociągi i Kanalizacja, 11(81), 24-29.
  • Burchart-Korol D. (2013). Life cycle assessment of steel production in Poland: a case study, Journal of Cleaner Production, 54, 235-243.
  • Burchart-Korol, D., Zawartka, P., Bondaruk, J. (2017a). Environmental assessment of wastewater treatment plant under Polish conditions. Part 1. Identification and data inventory in the life cycle of wastewater treatment plant, Chemical Industry, 96(10), 2081-2086, DOI: 10.15199/62.2017.10.9 (in Polish)
  • Burchart-Korol, D., Zawartka, P., Bondaruk, J. (2017b). Environmental assessment of wastewater treatment plant under Polish conditions. Part 2. Life cycle assessment of wastewater treatment plant, Chemical Industry 96(11), 2247-2252, DOI: 10.15199/62.2017.11.6 (in Polish)
  • Carrillo-Hermosilla, J., del Rio, P., Könnölä, T. (2010). Diversity of eco-innovations: reflections from selected case studies. Journal of Cleaner Production, 18(10-11), 1073-1083
  • Charles, R., Jolliet, O., Gaillard, G., Pellet, D. (2006). Environmental analysis of intensity level in wheat crop production using life cycle assessment. Agric. Ecosystems Environ., 113, 216-225.
  • Chen, Z., Huang, L. (2019). Application review of LCA (Life Cycle Assessment) incircular economy: From the perspective of PSS (Product Service System), Procedia CIRP, 83, 210-217, DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.04.141
  • Chen, W., Geng, Y., Hong, J., Yang, D., Ma, X. (2018). Life cycle assessment of potash fertilizer production in China, Resources, Conservation & Recycling 138, 238-245, DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.07.028
  • Cheng, C.C., Shiu, E.C. (2012). Validation of a proposed instrument for measuring ecoinnovation: An implementation perspective, Technovation, 32(6), 329-344.
  • Circular Economy (2019). https://ec.europa.eu/environment/circulareconomy/indexen.htm (21.10.2019)
  • Croft, J., Engelbrecht, S., Ladenika, A.O., MacGregor, O.S., Maepa, M., Bodunrin, M.O., Burman, N.W., Goga, T., Harding, K.G. (2018). Review: the availability of life-cycle studies in Sweden, The International Journal of Life Cycle Assessment, 24(1), 6-11. DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-018-1510-4
  • Curran, M.A. (2012). Life Cycle Assessment Handbook: A Guide for Environmentally Sustainable Products, Scrivener Publishing, DOI:10.1002/9781118528372
  • Dal Pozzo, A., Carabba, L., Bignozzi, M.C., Tugnoli, A. (2019). Life cycle assessment of a geopolymer mixture for fireproofing applications, The International Journal of Life cycle Assessment, 24(10), 1743-1757, DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-019-01603-z
  • Di Maria, A., Salman, M., Dubois, M., Van Acker, K. (2018). Life cycle assessment to evaluate the environmental performance of new construction material from stainless steel slag, The International Journal of Life Cycle Assessment, 23(11), 2091-2109, DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-018-1440-1
  • Dziedzic, S., Woźniak, L. (2013). Ekoinnowacje w gospodarce żywnościowej – model rozwoju dla województwa podkarpackiego [Eco-innovations in the food economy - a development model for the Podkarpackie Voivodeship], Politechnika Rzeszowska, Rzeszów, 1-140.
  • EN ISO 14040 (2006). Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework
  • EN ISO 14044 (2006). Environmental management – Life cycle assessment – Requirements and guidelines
  • EPA (2014): Environmental and Cost Life Cycle Assessment of Disinfection Options for Municipal Wastewater Treatment, United States Environmental Protection Agency.
  • EPA (2019). Design for the Environment Life-Cycle Assessments, United States Environmental Protection Agency, https://www.epa.gov/saferchoice/design-environment- life-cycle-assessments (date of access: 17.10.2019)
  • EUR-Lex (1991). Council Directive 91/271/EEC of 21 May 1991 concerning urban waste water treatment, http://eur-lex.europa.eu, (date of access 29.11.2019)
  • EUROPE 2020. A strategy for smart, sustainable and inclusive growth, COM(2010) 2020 final, Bruksela, 03.03.2010
  • European Commission (2007). Competitiveness and Innovation Framework Programme (2007 to 2013), Brussels
  • European Commission (2011). Innovation for a sustainable Future – The Eco-innovation Action Plan (Eco-AP), Brussels, COM (2011) 899 final, 2.
  • Federal LCA Commons (2019). Federal LCA Commons, https://www.lcacommons. gov/(date of access: 17.10.2019)
  • Fiala, M., Marveggio, D., Viganò, R., Damartini, E., Nonini, L., Gaviglio, A. (2020). LCA and wild animals: Results from wild deer culled in a northern Italy hunting district, Journal of Cleaner Production, 244, Article: 118667, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118667
  • Garrido-Baserba, M., Molinos, M., Abelleira-Pereira, J., Fdez-Güelfo, L.A., Poch, M., Hernández-Sancho, F. (2014). Selecting sewage sludge treatment alternatives in modern wastewater treatment plants using environmental decision support systems. Journal of Cleaner Production. 107, DOI: 10.1016/ j.jclepro.2014.11.021.
  • Gawdzik, J. (2013). Mobilność wybranych metali ciężkich w osadach ściekowych (Mobility of selected heavy metals in sewage sludge). Monografie, Studia, Rozprawy (M44). Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce.
  • Głodniok, M., Korol, J., Zawartka, P., Krawczyk, B., Deska, M. (2017). Organic fertilizer and method for obtaining it. 420420. Polish Pattent Office [in Polish]
  • Golak, S., Burchart-Korol, D., Czaplicka-Kolarz, K., Wieczorek, T. (2011). Application of Neural Network for the Prediction of Eco-efficiency, Advances in Neural Networks, 6677, 380-387.
  • Guest, J.S., Skerlos, S.J., Barnard, J.L., Beck, M.B., Daigger, G.T., Hilger, H., Jackson, S.J., Karvazy, K., Kelly, L., Macpherson, L., Mihelcic, J.R., Pramanik, A., Raskin, L., Van Loosdrecht, M.C.M., Yeh, D., Love, N.G. (2009). A new planning and design paradigm to achieve sustainable resource recovery from wastewater. Environmental Science and Technology, 43(16), 6121-6125.
  • Guinee, J.B. (ed.) (2002). Handbook on Life Cycle Assessment. Operational Guide to the ISO Standards, Springer Netherlands, DOI: 10.1007/0-306-48055-7
  • Heim, A., (2012). Granulation – still an important process. Chemik 66(5), 358-359.
  • Hollberg, A., Genova, G., Habert, G. (2020). Evaluation of BIM-based LCA results for building design, Automation in Construction, 109, Article: 102972, DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.102972
  • Heijungs, R. & Guinée, J.B. (2012). An Overview of the Life Cycle Assessment Method – Past, Present, and Future. In: Curran M.A. (red.) Life Cycle Assessment Handbook; A Guide for Environmentally Sustainable Products. Beverly: Scrivener Publishing. 15-42.
  • Huijbregts, M.A.J., Steinmann, Z.J.N., Elshout, P.M.F., Stam, G., Verones, F., Vieira, M.D.M., Hollander, A., Zijp, M., van Zelm, R. (2016). ReCiPe, 1.1. A harmonized life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level. Report I: Characterization. RIVM Report 2016-0104a. National Institute for Public Health and the Environment of Netherlands
  • ISO/IEC 31010:2009 (2009). International standard. Risk management - Risk assessment techniques.
  • Jasiński, A.H. (1997). Innowacje i polityka innowacyjna [Innovation and innovation policy], Wydawnictwo Uniwersytetu w Białymstoku, Białystok, 12.
  • Jullien, A., Proust, C., Yazoghli-Marzouk, (2019). LCA of alternative granular materials – Assessment of ecotoxicity and toxicity for road case studies, Construction and Building Materials, 227, Article: 116737, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116737
  • Kemp, R., Pearson, P. (2008). Final report MEI project about measuring eco-innovation, Maastricht.
  • Khoo, H.H., Eufrasio-Espinosa, R.M., Koh, L.S.C., Sharratt, P.N., Isoni, V. (2019). Sustainability assessment of biorefinery production chains: A combined LCAsupply chain approach, Journal of Cleaner Production, 235, 1116-1137, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.07.007
  • Kleiber, M., (red.) (2011). Ekoefektywność technologii [Eco-efficiency of technology], Główny Instytut Górnictwa, ISBN 978-83-7789-050-9
  • Korol, J., Kruczek, M., Pichlak, M. (2016). Material and Energy Flow Analysis (MEFA) – first step in eco-innovation approach to assessment of steel production, METALURGIJA 55(4), 818-820.
  • Kulikowski, Ł., Piętka, P., Kiepurski, J. (2019). Przetwarzanie osadów ściekowych w nawóz mineralno-organiczny na platformie mobilnej [Processing of sewage sludge into mineral-organic fertilizer on a mobile platform], Inżynieria Ekologiczna (Ecological Engineering), 20(1), 38-44, DOI: https://doi.org/10.12912/23920629/106205
  • Lammel, J. (2000). Environmental aspects of fertilizer production and use – consequences for fertilizer types and use. IFA Production and International Trade Conf., October 17-19, Shanghai, China.
  • Little, A.D. (2005). How leading companies are using sustainability-driven innovation to win tomorrow's customers, Innovation High Ground Report
  • Liu, Y., Kong, S., Li, Y., Zeng, H. (2009). Novel technology for sewage sludge utilization: Preparation of amino acids chelated trace elements (AACTE) fertilizer. Journal of Hazardous Materials, 171, 1159-1167.
  • Masłoń, A. (2015). Surowiec z osadów [Raw material from sewage sludge]. Kierunek WODKAN, 3(613), 60-67.
  • Morales, M., Moraga, G., Kirchheim, A.P., Passuello, A. (2019). Regionalized inventory data in LCA of public housing: A comparison between two conventional typologies in southern Brazil, Journal of Cleaner Production, 238, Article: 117869, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.117869
  • Mouri, G., Takizawa, S., Fukushi, K., Oki, T. (2013). Estimation of the effects of chemically-enhanced treatment of urban sewage system based on life-cycle management, Sustainable Cities and Society, 9, 23-31.
  • National Waste Management Plan 2022, Annex to the Resolution No 88 of the Council of Ministers of 1 July 2016 (item 784), Warsaw 2016.
  • Naukawpolsce.pl (2017). Innowacyjna technologia zamieni osady ściekowe w nawóz, który także nawodni glebę [Innovative technology will turn sewage sludge into fertilizer that also irrigates the soil], http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C414037%2Cinnowacyjna-technologia-zamieni-osadysciekowe-w-nawoz-ktory-takze-nawodni-glebe.html, date of access: 03.12.2019
  • Nemecek, T., Elie, O.H., Dubois, D., Gaillard, G., Schaller, B., Chervet, A. (2011). Life cycle assessment of Swiss farming systems: II. Extensive and intensive production. Agricultural Systems, 104, 233-245.
  • Oslo, Manual, 2008. Guidelines for Collecting and Interpreting Innovation Data, 3rd Edition. OECD, Eurostat, MNiSW, Warszawa, 48.
  • Quirós, R., Villalba, G., Gabarrell, X., Muñoz, P. (2015). Life cycle assessment of organic and mineral fertilizers in a crop sequence of cauliflower and tomato, International Journal of Environmental Science and Technology 12, 3299-3316, DOI: https://doi.org/10.1007/s13762-015-0756-7
  • Pintilie, L., Torres, C.M., Teodosiu, C., Castelles, F. (2016). Urban wastewater reclamation for industrial reuse: An LCA case study. Journal of Cleaner Production, 139, 1-14.
  • Peng, X., Liu, Y. (2016). Behind eco-innovation: Managerial environmental awareness and external resource acquisition. Journal of Cleaner Production, 139, 347-360.
  • Rauba, E. (2015). Kształtowanie gospodarki wodno-ściekowej w gminie na przykładzie gminy miejsko – wiejskiej Choroszcz Shaping water and wastewater management in the commune on the example of the urban and rural commune Choroszcz [Shaping water and wastewater management in the commune by the example of the urban and rural commune Choroszcz], Studia i prace Wydziału Nauk Ekonomicznych i Zarządzania, 40(2), Białystok.
  • Recommendation 2013/179/EU: Commission Recommendation of 9 April 2013 on the use of common methods to measure and communicate the life cycle environmental performance of products and organisations, Official Journal of the European Union L 124, 56, 1-210, ISSN 1977-0677, DOI:10.3000/19770677.L_2013.124.eng
  • Reid, A., Miedzinski, M. (2008). Eco-innovation. Final Report for Sectoral Innovation Watch, www.technopolis-group.com
  • Rennings, K. (2000). Redefining innovation – eco-innovation research and the contribution from ecological economics. Ecological Economics, 32(2). 319-332.
  • RIVM (2018). National Institute for Public Health and the Environment of Netherlands, https://www.rivm.nl/en/life-cycle-assessment-lca/downloads (date of access: 17.10.2019)
  • Rozporządzenie Ministra Klimatu z dnia 2 stycznia 2020 r. w sprawie katalogu odpadów [Regulation of the Minister of Climate of 2 January 2020 on the waste catalog] [Journal of Laws 2020, item 10].
  • Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 21 grudnia 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozachi nawożeniu [Regulation of the Minister of Agriculture and Rural Developmentof 21 December 2009 amending the Regulation on the implementation of certain provisions of the Act on Fertilizers and Fertilization] [Journal of Laws 2009, no 224, item 1804]
  • Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów [Regulation of the Minister of the Environment of December 9, 2014 regarding the waste catalog] [Journal of Laws 2014, item 1923].
  • Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnychosadów ściekowych [Regulation of the Minister of the Environment of February6, 2015 regarding the municipal sewage sludge] [Journal of Laws 2015, item257].
  • Smuda, K. (2014). Trudny problem z osadami ściekowymi [Difficult problem with sewage sludge], Głos Pszczyński, https://www.glospszczynski.pl/ekoglos/152-trudny-problem-z-osadami-sciekowymi (access: 05.12.2019)
  • Urbaniec, M. (2015). Towards Sustainable Development through Eco-innovations: Drivers and Barriers in Poland, Economics and Sociology, 8(4), 179-190.
  • Ustawa z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu [Act of 10 July 2007 on Fertilizers and Fertilization] [Journal of Laws 2020, item 726]
  • Velandia, Vargas, J., Falco, D.G., da Silva, Walter, A.C., Nakao, Cavaliero, C.K., Abel, Seabra, J.E. (2019). Life cycle assessment of electric vehicles and buses in Brazil: effects of local manufacturing, mass reduction, and energy consumption evolution, Journal of Life Cycle Assessment, 24(10), 1878-1897, DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-019-01615-9
  • Vera-Acevedo, L.D., Vélez-Henao, J.A., Marulanda-Grisales, N. (2016). Assessment of the environmental impact of three types of fertilizers on the cultivation of coffee at the Las Delicias indigenous reservation (Cauca) starting from the life cycle assessment, Revista Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia, 80, 93-101.
  • Warshay, B., Brown, J.J., Sgouridis, S. (2017). Life cycle assessment of integrated seawater agriculture in the Arabian (Persian) Gulf as a potential food and aviation biofuel resource, The International Journal of Life Cycle Assessment, 22(7), 1017-1032 DOI: https://doi.org/10.1007/s11367-016-1215-5
  • Węgrzyn, G. (2013). Ekoinnowacje w Polsce na tle Krajów Unii Europejskiej [Ecoinnovations in Poland against the background of European Union countries], Ekonomia i Środowisko, 3(46).
  • Woźniak, L., Ziółkowski, B., Warmińska, A., Dziedzic, S. (2008). Przewodnik ekoinnowacji [Eco-innovation guide]. Diagnoza trendów i dobre praktyki, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów.
  • Wójcik, M., Masłoń, A. (2019). Nowe kierunki zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych [New directions of municipal sewage sludge management], https://www.portalsamorzadowy.pl/gospodarka-komunalna/nowe-kierunki-zagospodarowania-komunalnych-osadow-sciekowych,121242.html (date of access: 30.11.2019)
  • Zawartka, P. (2016). Determinanty środowiskowej oceny cyklu życia systemu zbierania, transportu i oczyszczania ścieków, [Determinants of environmental life cycle assessment of the waste water collection, transport and treatment system] Rozprawa doktorska (PhD thesis), Główny Instytut Górnictwa, Katowice,
  • Zhang, Y., Yan, D., Hu, S., Guo, S. (2019). Modelling of energy consumption and carbon emission from the building construction sector in China, a processbased LCA approach, Energy Policy, 134, Article: 110949, DOI: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2019.110949
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-97ec614b-56b3-48e0-aa9b-35b16dee54ae
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.