Application of the IWM-PL Model for the Life Cycle Assessment (LCA) of Municipal Waste Management in Kraków. Part 1

• Autorzy: Grzesik K.

Identyfikatory

DOI

10.7494/geom.2013.7.3.35

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie modelu IWM-PL do analizy cyklu życia (LCA) gospodarki odpadami komunalnymi w Krakowie. Część 1

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Life cycle assessment (LCA) is a tool for evaluating environmental aspects and potential environmental impacts, initially developed for the evaluation of a product´s life cycle. LCA can be also employed for evaluating the environmental performance of the waste management systems. The assessment time frame stretches from the moment, when waste is generated until its final disposal take place. Since the 1990s, several waste LCA tools have been developed to model the environmental impact of waste management systems. In 2011 the first Polish language application, the IWM-P1 model, was issued. The goal of this study is the quantification of the environmental impacts from the municipal waste management system in Kraków, state in 2010, applying the IWM-PL model. The study is divided into two parts presented in two papers: Application of the IWM-PL Model for the Life Cycle Assessment (LCA) of Municipal Waste Management in Kraków. Part 1 and Application of the IWM-PL Model for the Life Cycle Assessment (LCA) of Municipal Waste Management in Kraków. Part 2. Part 1 presents goal and scope as well as an inventory analysis (LCI), part 2 - life cycle impact assessment (LCIA) and interpretation. The goal of part 1 of the study is the evaluation of the structure, scope and organization of the data needed by the IWM-PL model. The paper explains thoroughly the process of gathering, estimating, calculating, and assuming the data required by the IWM-PL model, in order to perform LCA of the municipal waste management system in Kraków. The uncertainties are also discussed and data of Iow and high uncertainty are indicated. The functional unit for this LCA study is the total quantity of waste introduced into municipal waste management system in 2010 in Kraków city. The functional unit includes mixed waste, separately collected waste, bulky waste, garden waste and waste from infrastructure (commercial sector), collected and transferred to treatment during the whole year. The functional system boundaries of this analysis are defined as all processes of waste treatment performed in Kraków (recycling of secondary materials outside of Kraków), transport of collected waste to the waste facilities (sorting station, dismantling station, composting plants, landfill) and also transport of secondary raw materials from the sorting station to the recycling stations. The constructing of waste facilities are excluded from system boundaries, while the fuel and energy needed for operating the installations are incorporated in the system boundaries.

PL

Analiza cyklu życia LCA jest techniką oceny aspektów środowiskowych i potencjalnych wpływów środowiskowych, pierwotnie opracowaną do oceny cyklu życia produktu. LCA może być także stosowana do oceny aspektów i wpływów środowiskowych związanych z systemem gospodarki odpadami. Analiza taka obejmuje okres od wytworzenia odpadu, aż po ostateczne unieszkodliwianie. Od lat 90. XX wieku opracowano kilkanaście narzędzi służących do modelowania wpływu na środowisko systemów gospodarki odpadami. W 2011 r. wydano pierwszą polskojęzyczna aplikację, model IWM-PL. Celem niniejszych badań jest kwantyfikacja wpływów środowiskowych systemu gospodarki odpadami komunalnymi w Krakowie (stan w 2010 roku) oraz identyfikacja procesów, które znacząco oddziałują na środowisko, z zastosowaniem modelu IWM-PL. Badania zostały przedstawione w dwóch artykułach zatytułowanych: Zastosowanie modelu IWM-PL do analizy cyklu życia (LCA) gospodarki odpadami komunalnymi w Krakowie. Część 1 oraz Zastosowanie modelu IWM-PL do analizy cyklu życia (LCA) gospodarki odpadami komunalnymi w Krakowie. Część 2. W części pierwszej zaprezentowano cel i zakres badań, jak również inwentaryzację zbioru (LCI), natomiast w części drugiej - ocenę wpływu cyklu życia (LCIA) oraz interpretację wyników badań LCA. Celem pierwszej części opracowania, tj. niniejszego artykułu, jest ocena struktury, zakresu i organizacji danych wymaganych przez model IWM-PL. W artykule dokładnie omówiono proces pozyskiwania, obliczania, szacowania (w tym założenia do obliczeń) danych koniecznych do wprowadzenia do modelu IWM-PL, w celu przeprowadzenia analizy cyklu życia (LCA) systemu gospodarki odpadami komunalnymi w Krakowie. Jednostką funkcjonalną niniejszych badań LCA jest całkowita ilość odpadów wprowadzona do systemu gospodarki w 2010 r. w Krakowie. Jednostka funkcjonalna obejmuje: odpady zmieszane (niesegregowane), selektywnie zbierane odpady, odpady wielkogabarytowe, odpady zielone oraz odpady z infrastruktury (sektora komercyjnego), zbierane i transportowane do odzysku i unieszkodliwiania w ciągu całego roku. Granice systemu niniejszej analizy są zdefiniowane jako wszystkie procesy odzysku i unieszkodliwiania odpadów, dokonywane w Krakowie (poza recyklingiem surowców wtórnych), transport zebranych odpadów do instalacji odzysku i unieszkodliwiania odpadów (sortownia, zakład demontażu odpadów wielkogabarytowych, kompostownie, składowisko), a także transport odzyskanych surowców wtórnych z sortowni do zakładów recyklingu. Budowa instalacji gospodarki odpadami jest wyłączona z granic systemu, natomiast paliwo i energia potrzebna do funkcjonowania instalacji znajduje się w granicach systemu.

Słowa kluczowe

EN

life cycle inventory; life cycle assessment (LCA); municipal waste management system; models for life cycle assessment

PL

analiza zbioru; analiza cyklu życia (LCA); system gospodarki odpadami komunalnymi; modele do LCA

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 7, no. 3
• Strony: 35--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 52 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzesik K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Geomatics, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] EN ISO 14040:2006: Environmental management - Life cycle assessment - principles and framework. CEN European Committee for Standardization, Brussels 2006.
• [2] Life Cycle Assessment: Principles and Practice. U.S. Environmental Protection Agency (EPA), EPA/600/R-06/060, May 2006.
• [3] Life Cycle Approaches - the Road from Analysis to Practice. UNEP/SETAC Life Cycle Initiative, United Nations Environment Programme. Division of Technology, Industry and Economics, Paris, France 2005.
• [4] Pennington D., Potting J., Finnveden G., Lindeijer E., Jolliet O., Rydberg T., Rebitzer G.: Life cycle assessment Part 2: Current impact assessment practice. Environment International, vol. 30, 2004, pp. 721-739.
• [5] McDougall F., White P., Franke M., Hindle P.: Integrated solid waste management: a life cycle inventory. 2nded. Blackwell Publishing, Oxford 2001.
• [6] Den Boer E., Den Boer J., Jager J., Rodrigo J. (Eds): Waste management planning and optimisation. Handbook for municipal waste prognosis and sustainability assessment of waste management systems. Ibidem-Verlag, Stuttgart 2005.
• [7] Kirkeby J.: Modelling of life cycle assessment of solid waste management systems and technologies. Institute of Environment & Resources, Technical University of Denmark, March 2005 [Ph.D. thesis].
• [8] Gentil E.C., Damgaard A., Hauschild M., Finnveden G., Eriksson O., Thorneloe S., Kaplan P.O., Barlaz M., Muller O., Matsui Y., Ryota Ii, Christensen T.H.: Models for waste life cycle assessment: Review of technical Assumption. Waste Management, vol. 30, 2010, pp. 2636-2648. [9] Haight M: EPIC/CSR Integrated Solid Waste Management Model. Final Report., Canada, 1999.
• [10] Haight M.: Integrated Solid Waste Management Model. Technical Report. University of Waterloo, School of Planning, Waterloo, Canada, 2004.
• [11] Weitz K.A., Barlaz M.A., Ranjithan S., Brill E.D., Thorneloe S.A., Ham R.: Life cycle management of municipal solid waste. International Journal of Life Cycle Assessment, vol. 4(4), 1999, pp. 195-201.
• [12] Solano E., Ranjithan S.R., Barlaz M.A., Brill E.D.: Life-cycle-based solid waste management. I: Model development. Journal of Environmental Engineering, vol. 128, 2002, pp. 981-992.
• [13] Dalemo M., Sonesson U., Bjorklund A., Mingarini K., Frostell B., Jonsson H., Nybrant T., Sundqvist J.O., Thyselius L.: ORWARE - a simulation model for organic waste handling systems. Part 1: Model description. Resources, Conservation and Recyding, vol. 21,1997, pp. 17-37.
• [14] Eriksson O., Frostell B., Bjorklund A., Assefa G., Sundqvist J.-O., Granath J., Carlsson M., Baky A., Thyselius L.: ORWARE - a simulation tool for waste management. Resources, Conservation and Recycling, vol. 36, 2002, pp. 287-307.
• [15] Ecobilan. Life Cycle Research Programme for Waste Management: Inventory Development for Waste Management Operations: Landfill, Final Report. Environment Agency, Bristol, UK, 1997.
• [16] Gentil E., Hall D., Thomas B., Shiels S., Collins M.: LCA tool in waste management: new features and functionalities. Proceedings of Sardinia 2005, 10th International Landfill Symposium, Cagliari, CISA publisher, 2005.
• [17] Coleman T.: Life Cycle Assessment for Municipal Waste: Supporting Decisions. Resources Recovery Forum. Annual General Meeting, July 19, London, UK, 2006.
• [18] Kirkeby J.T., Birgisdottir H., Hansen T.L., Christensen T.H., Bhander G.S., Hauschild M.Z.: Environmental assessment of solid waste systems and technologies: EASEWASTE. Waste Management and Research, vol. 24(1), 2006, pp. 3-15.
• [19] Den Boer E., Den Boer J., Jager J., Rodrigo J., Meneses M., Castells F., Schanne L.: Deliverable Report on D3.1 and D3.2: Environmental Sustainability Criteria and Indicators for Waste Management (Work Package 3). The Use of Life Cycle Assessment Tool for the Development of Integrated Waste Management Strategies for Cities and Regions with Rapid Growing Economies LCA-IWM. Darmstadt, Germany, 2005.
• [20] Den Boer E., Den Boer J., Jager J.: LCA-IWM: a decision support tool for sustainability assessment of waste management systems. Waste Management, vol. 27, 2007, pp. 1032-1045.
• [21] Kraszewski A., Pietrzyk-Sokulska E. (red.): Ocena systemu gospodarki odpadami. Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, Kraków 2011.
• [22] Grzesik K.: Application of the IWM-PL Model for the Life Cycle Assessment (LCA) of Municipal Waste Management in Krakow. Part 2. Geomatics and Environmental Engineering, vol. 7, no. 4, 2013, pp. 43-58.
• [23] Terakowski M. et. al. Badania ilości struktury odpadów komunalnych Miasta Krakowa. Raport końcowy. Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice, sierpień 1995.
• [24] Maksymowicz B. et al.: Badania ilości i struktury odpadów komunalnych miasta Krakowa. Raport końcowy. OBREM Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Ekologii Miast, Łódź, październik 2000.
• [25] Roszko K., Chełkowski M.: Badania ilości, składu morfologicznego i właściwości odpadów komunalnych stałych powstających w Krakowie. Conseko, Kraków, marzec 2003.
• [26] Sieja L.: Badanie ilości i struktury odpadów komunalnych Miasta Krakowa. Raport końcowy. Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice, czerwiec 2008.
• [27] Sieja L. et al.: Badanie ilości i struktury odpadów komunalnych Miasta Krakowa. Raport końcowy. Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice, listopad 2011.
• [28] Dalman J., Muszyński K., Polek A.: Sprawozdanie z realizacji „Planu Gospodarki Odpadami dla Miasta Krakowa - plan na lata 2008-2011 oraz perspektywa na lata 2012-2015" za okres sprawozdawczy: od 01.01.2009 do 31.12.2010 r. Urząd Miasta Krakowa, Kraków, czerwiec 2011.
• [29] Uchwała Nr 219 Rady Ministrów z dnia 29 października 2002 r. w sprawie krajowego planu gospodarki odpadami. M.P. 2003, nr 11, poz. 159.
• [30] Grabowski Z., Sacharczuk J., Kalinowska E. et al.: Plan gospodarki odpadami dla miasta Krakowa: plan na lata 2005-2007 z uwzględnieniem zadań zrealizowanych w 2004 roku oraz perspektywa na lata 2008-2011. Kraków 2005
• [31] Departament Środowiska Urzędu Marszałkowskiego Województwa Kujawsko-Pomorskiego: Aspekty ekonomiczne organizacji selektywnej zbiórki odpadów w gminie. Konferencja „Zasady prowadzenia selektywnej zbiórki odpadów w gminie", Przysiek k. Torunia, 17 maja 2012, [on-line:] http:// www.kujawsko-pomorskie.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=21462&Itemid=117 [access: September 2012].
• [32] Walny M.: Problemy z ustalaniem stawek opłat. Przegląd Komunalny, nr 3, 2009, pp. 55-57.
• [33] Baic I., Karuga S., Witkowska-Kita B., Ostatkiewicz A.: Plan gospodarki odpadami dla miasta Krakowa: plan na lata 2008-2011 oraz perspektywa na lata 2012-2015. Załącznik do uchwały Nr LXXVIII/999/09 Rady Miasta Krakowa z dnia 1 lipca 2009 r.
• [34] European Commission: Reference Document on Best Available Techniques in the Cement, Lime and Magnesium Oxide Manufacturing Industries. May 2010.
• [35] Stegmann R.: Ergebnisse von Abbauversuchen im Labowersuch, Gas und Wasserhaushalt von Mulldeponien, Veroffentlichungen des Instituts fur Stadtbauwesen, TU Braunschweig, Heft 33,1982.
• [36] Tabasaran O.,Rettenberger R.:GrundlagenzurPlanungvonEntgasungsanlagen. [in:] Mull-Handbuch, Band 4, Erich Schmidt Verlag, Berlin 1987.
• [37] Ehrig, H.-J.: Untersuchungen zur Gasbildung aus Hausmull. [in:] Mull-Handbuch, Band 4, Erich Schmidt Verlag, Berlin 1986.
• [38] Leikam K., Stegmann R.: Stellenwert der mechanisch-biologischen Restabfallbehandlung. Abfallwirtschaftsjournal, 9,1996, pp. 39-44.
• [39] Tabasaran O., Rettenberger R.: Moglichkeiten zur Ermittlung des Gaspotenzials. BMFT, Umweltbundesamt: Deponiegasnutzung 1984.
• [40] Heyer K.-U., Stegmann R.: Leachate management: leachate generation, collection, treatment and costs. 2001, [on-line:] http://www.ifas-hamburg.de/pdf/ leachate.pdf [access: September 2012].
• [41] Schwing E.: Bewertung der Emissionen der Kombination mechanisch-biolo-gischer und thermischer Abfallbehandlungsverfahren in Sudhessen. Institut WAR, TUD Darmstadt, WAR-Schriftenreihe Bd. 111, Darmstadt 1999 [dissertation].
• [42] Fudala-Książek S.: Wpływ zrzutu odcieków składowiskowych na efektywność pracy miejskiej oczyszczalni ścieków. Politechnika Gdańska, Gdańsk 2011 [Ph.D. thesis].
• [43] Szpadt R.: Wysypiska odpadów komunalnych, charakterystyka odcieków. Biuletyn Informacyjny. Budownictwo. Gospodarka Miejska, vol. 4, 1988, pp. 72-76.
• [44] Szpadt R.: Usuwanie i oczyszczanie odcieków ze składowisk odpadów komunalnych. Przegląd Komunalny, nr 12(183), 2006, pp. 60-66.
• [45] Concern I-O Owens Illinois, [on-line:] http://www.o-i.pl/ [access: September 2012].
• [46] Polowat enterprise, [on-line:] http://www.polowat.pl/ [access: September 2012].
• [47] Ermax enterprise, [on-line:] http://www.ermax.com.pl/index.php?a=ofirmie [access: September 2012].
• [48] Mondi enterprise in Świecie, [on-line:] http://www.mondigroup.pl/strona.aspx?a=304&lng=1045 [access: September 2012].
• [49] Alueco enterprise, [on-line:] http://www.alueco.com/pl/ekologia-i-rynkowosc [access: September 2012].
• [50] Elenapet enterprise, [on-line:] http://www.elanapet.pl/pl/recykling-pet [access: September 2012].
• [51] Olimarenterprise,[on-line:]http://www.olimar.pl/main.swf[accessSeptember 2012].
• [52] Marseplast enterprise, [on-line:] http://www.marseplast.com [access: September 2012].