Інтегрований метод планування управління відходами на основі аналізу матеріального потоку та оцінки життєвого циклу

Автор(и)

  • Владислав Іванович Бендюг Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського, Україна https://orcid.org/0000-0003-3295-4637
  • Людмила Миколаївна Маркіна Державна Екологічна академія післядипломної освіти та управління, Україна https://orcid.org/0000-0003-3632-1685
  • Наталія Юріїівна Мацай Луганський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна https://orcid.org/0000-0002-9599-1200
  • Ірина Валентинівна Кирпичова Луганський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна https://orcid.org/0000-0003-4633-9379
  • Сергій Валерійович Бойченко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-2489-4980
  • Сергій Леонідович Прядко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-1078-6812
  • Ірина Олександрівна Шкільнюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-8808-3570
  • Богдана Миколаївна Комариста Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9542-6597
  • Ірина Анатоліївна Єрмакович Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Україна https://orcid.org/0000-0003-0542-0744
  • Олег Васильович Власенко Державна Екологічна академія післядипломної освіти та управління, Україна https://orcid.org/0000-0001-9802-0322

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273930

Ключові слова:

побутові відходи, аналіз матеріального потоку, оцінка життєвого циклу, анаеробне зброджування

Анотація

Висвітлено рішення проблеми вдосконалення системи поводження з твердими побутовими відходами за допомогою інтеграції двох системних методології: аналізу матеріальних потоків та оцінки життєвого циклу. Запропонований метод слугує для оцінки ефективності від впровадження різних заходів щодо поводження з відходами.

Дослідження виконано з деталізацією процесу анаеробного зброджування, оскільки саме ця технологія переробки відіграє ключову роль у зменшенні кількості відходів разом із виробництвом відновлюваної енергії та у зменшенні несприятливого впливу на зовнішнє середовище.

Проведено моделювання зміни властивостей відходів у певній послідовності обробки, щоб отримати надійну інформація для подальшої оптимізації системи. Запропоноване моделювання процесів обробки відходів на основі їх складових рівнянь дозволило адекватно відобразити вплив зміни робочих умов на всі наступні вихідні потоки.

Представлено аналіз матеріальних потоків для підприємства механіко-біологічної обробки відходів та проілюстровано використання моделі в контексті процесу анаеробного зброджування побутових відходів. Встановлено, що анаеробне зброджування потенційно дає змогу отримати 4,1 Гдж енергії біогазу з 1 ТПВ, що відповідає 460 кВт·год електроенергії та 2060 МДж тепла.

Розроблений метод грунтується на поєднанні аналізу потоків матеріалів та оцінки життєвого циклу. Метод виступає інструментом для порівняння альтернативних технологій та сценаріїв управління відходами. В подальшому він може слугувати для підтримки рішень щодо управління відходами як на стратегічному, так і на операційному рівнях

Біографії авторів

Владислав Іванович Бендюг, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра математичних методів системного аналізу

Людмила Миколаївна Маркіна, Державна Екологічна академія післядипломної освіти та управління

Доктор технічних наук, професор

Кафедра екологічного аудиту та технологій захисту навколишнього середовища

Наталія Юріїівна Мацай, Луганський національний університет імені Тараса Шевченка

Кандидат сільськогосподарських наук, доцент, декан

Факультет природничих наук

Ірина Валентинівна Кирпичова, Луганський національний університет імені Тараса Шевченка

Кандидат біологічних наук, доцент

Кафедра садово-паркового господарства та екології

Сергій Валерійович Бойченко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра автоматизації електротехнічних та мехатронних комплексів

Сергій Леонідович Прядко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Старший викладач

Кафедра автоматизації електротехнічних та мехатронних комплексів

Ірина Олександрівна Шкільнюк, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, завідувач кафедри

Кафедра автоматизації електротехнічних та мехатронних комплексів

Богдана Миколаївна Комариста, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра математичних методів системного аналізу

Ірина Анатоліївна Єрмакович, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра здоров’я тварин та екології

Олег Васильович Власенко, Державна Екологічна академія післядипломної освіти та управління

Науковий співробітник, аспірант

Кафедра екологічного аудиту та технологій захисту навколишнього середовища

Посилання

  1. Boichenko, S. V., Ivanchenko, O. V., Iakovlieva, A. V. (2017). Recycling and utilization of aviation engineering: the global trends and peculiarities of introduction. Science-Based Technologies, 2 (34). doi: https://doi.org/10.18372/2310-5461.34.11612
  2. Boichenko, S. V., Leida, K., Ivanchenko, O. V. (2016). Ecologistics, utilization and recycling of vehicles: trends and prospects. Science-Based Technologies, 2 (30). doi: https://doi.org/10.18372/2310-5461.30.10568
  3. Boichenko, M. S., Vovk, O. O., Boichenko, S. V., Shamanskyi, S. I. (2018). Perspectives of membrane bioreactors for wastewater purification from waste of pharmaceutical products and biogenic elements. Energy Technologies & Resource Saving, 3, 31–40. doi: https://doi.org/10.33070/etars.3.2018.04
  4. Pavliukh, L., Shamanskyi, S., Boichenko, S., Jaworski, A. (2020). Evaluation of the potential of commercial use of microalgae in the world and in Ukraine. Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 93 (3), 429–436. doi: https://doi.org/10.1108/aeat-08-2020-0181
  5. Erses Yay, A. S. (2015). Application of life cycle assessment (LCA) for municipal solid waste management: a case study of Sakarya. Journal of Cleaner Production, 94, 284–293. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.01.089
  6. Kryvda, O., Tulchynska, S., Smerichevskyi, S., Lagodiienko, N., Marych, M., Naghiyeva, A. (2022). Harmony of Ecological Development in the Conditions of the Circular Economy Formation. Environment and Ecology Research, 10 (1), 11–20. doi: https://doi.org/10.13189/eer.2022.100102
  7. Andersen, J. K., Boldrin, A., Christensen, T. H., Scheutz, C. (2011). Mass balances and life cycle inventory of home composting of organic waste. Waste Management, 31 (9-10), 1934–1942. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2011.05.004
  8. Clavreul, J., Baumeister, H., Christensen, T. H., Damgaard, A. (2014). An environmental assessment system for environmental technologies. Environmental Modelling & Software, 60, 18–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2014.06.007
  9. Jensen, M. B., Møller, J., Scheutz, C. (2017). Assessment of a combined dry anaerobic digestion and post-composting treatment facility for source-separated organic household waste, using material and substance flow analysis and life cycle inventory. Waste Management, 66, 23–35. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.03.029
  10. Zhang, H., Matsuto, T. (2010). Mass and element balance in food waste composting facilities. Waste Management, 30 (8-9), 1477–1485. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2010.02.029
  11. Gentil, E. C., Damgaard, A., Hauschild, M., Finnveden, G., Eriksson, O., Thorneloe, S. et al. (2010). Models for waste life cycle assessment: Review of technical assumptions. Waste Management, 30 (12), 2636–2648. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2010.06.004
  12. Laurent, A., Janoušek, V., Magna, T., Schulmann, K., Míková, J. (2014). Petrogenesis and geochronology of a post-orogenic calc-alkaline magmatic association: the Žulová Pluton, Bohemian Massif. Journal of Geosciences, 59 (4), 415–440. doi: https://doi.org/10.3190/jgeosci.176
  13. Viau, S., Majeau-Bettez, G., Spreutels, L., Legros, R., Margni, M., Samson, R. (2020). Substitution modelling in life cycle assessment of municipal solid waste management. Waste Management, 102, 795–803. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.11.042
  14. Bai, M., Li, D. (2020). Quantity of plastic waste input into the ocean from China based on a material flow analysis model. Anthropocene Coasts, 3 (1), 1–5. doi: https://doi.org/10.1139/anc-2018-0028
  15. Hendriks, C., Obernosterer, R., Müller, D., Kytzia, S., Baccini, P., Brunner, P. H. (2000). Material Flow Analysis: A tool to support environmental policy decision making. Case-studies on the city of Vienna and the Swiss lowlands. Local Environment, 5 (3), 311–328. doi: https://doi.org/10.1080/13549830050134257
  16. Vuković, J., Marčeta, U., Vujić, B. (2021). Identification of the causes of low recycling rate of paper in Serbia and assessment of current quantities using MFA. Acta Technica Corviniensis - Bulletin of Engineering Hunedoara, 14 (2), 17–20. Available at: https://acta.fih.upt.ro/pdf/2021-2/ACTA-2021-2-02.pdf
  17. Boychenko, S. V., Matveeva, E. L. (1999). Monitoring antropologicheskoy deyatel'nosti v sfere ispol'zovaniya neftyanykh istochnikov energii. Ekotekhnologii i resursosberezhenie, 5, 54–57.
  18. Boichenko, S. V., Khrutba, V. O., Yakovlieva, A. V., Antropchenko, A. K. (2016). Identyfikatsiya ryzykiv, shcho vynykaiut pid chas vykorystannia tradytsiynykh i alternatyvnykh aviatsiynykh palyv: Ekolohichnyi ryzyk. Naukoiemni tekhnolohiyi, 1 (29), 116–122. Available at: https://er.nau.edu.ua/bitstream/NAU/22088/1/10104-26171-1-SM.pdf
  19. Harirchi, S., Wainaina, S., Sar, T., Nojoumi, S. A., Parchami, M., Parchami, M. et al. (2022). Microbiological insights into anaerobic digestion for biogas, hydrogen or volatile fatty acids (VFAs): a review. Bioengineered, 13 (3), 6521–6557. doi: https://doi.org/10.1080/21655979.2022.2035986
  20. Szarka, N., Scholwin, F., Trommler, M., Fabian Jacobi, H., Eichhorn, M., Ortwein, A., Thrän, D. (2013). A novel role for bioenergy: A flexible, demand-oriented power supply. Energy, 61, 18–26. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.12.053
  21. Bernstad, A., la Cour Jansen, J. (2012). Separate collection of household food waste for anaerobic degradation – Comparison of different techniques from a systems perspective. Waste Management, 32 (5), 806–815. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2012.01.008
  22. Lagerkvist, A., Ecke, H., Christensen, T. H. (2010). Waste Characterization: Approaches and Methods. Solid Waste Technology & Management, 61–84. doi: https://doi.org/10.1002/9780470666883.ch5
  23. Esposito, M., Cannizzaro, G., Bozzoli, P., Consolo, U., Felice, P., Ferri, V. et al. (2008). Efficacy of prophylactic antibiotics for dental implants: A multicentre placebo-controlled randomised clinical trial. Eur. J. Oral. Implantol., 1 (1), 23–31.
  24. Schmidt, T., Pröter, J., Scholwin, F., Nelles, M. (2013). Anaerobic digestion of grain stillage at high organic loading rates in three different reactor systems. Biomass and Bioenergy, 55, 285–290. doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.02.010
  25. Arena, U., Di Gregorio, F. (2014). A waste management planning based on substance flow analysis. Resources, Conservation and Recycling, 85, 54–66. doi: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2013.05.008
  26. Robinson, H., Robinson, T. (2021). Leachate treatment. Sardinia. Available at: https://www.sardiniasymposium.it/en/academy-leachate-treatment
  27. Makarichi, L., Techato, K., Jutidamrongphan, W. (2018). Material flow analysis as a support tool for multi-criteria analysis in solid waste management decision-making. Resources, Conservation and Recycling, 139, 351–365. doi: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.07.024
Інтегрований метод планування управління відходами на основі аналізу матеріального потоку та оцінки життєвого циклу

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-27

Як цитувати

Бендюг, В. І., Маркіна, Л. М., Мацай, Н. Ю., Кирпичова, І. В., Бойченко, С. В., Прядко, С. Л., Шкільнюк, І. О., Комариста, Б. М., Єрмакович, І. А., & Власенко, О. В. (2023). Інтегрований метод планування управління відходами на основі аналізу матеріального потоку та оцінки життєвого циклу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10 (121), 6–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273930

Номер

Том 1 № 10 (121) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Vladyslav Bendiuh, Liudmyla Markina, Nataliia Matsai, Iryna Kyrpychova, Sergii Boichenko, Serhii Priadko, Iryna Shkilniuk, Bohdana Komarysta, Iryna Yermakovych, Oleh Vlasenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.