Ανάπτυξη και σύγκριση εναλλακτικών διεργασιών αξιοποίησης αποβλήτων τροφίμων

Abstract

One of the most significant challenges that humanity faces is the revision of its relationship with the natural environment. The development and implementation of new technologies, policymaking and transformation of the production and consumption patterns are priorities of the highest environmental, social and economic importance. From the global warming and the climate change to the extreme loss of biodiversity and the change of the elemental cycles, the anthropogenic impacts on the environment are now visible, while the time before those damages become irreparable is not much, with the expected consequences being extreme for the survival and prosperity of the humanity.Since the industrial revolution, the basis of the human society’s prosperity has been the linear production paradigm, which is governed by the model ‘extraction-consumption-disposal’. This model has been proved to lead to extreme resource consumption and waste production, leading both to resource depletion and other significant environmental burdens. The most promising alternative model is the Circular Economy, based on which the materials are being reserved in the economic and production activities for several circles, the so-called circular economy loops.The rapid urbanization adopted, especially in the post-war period, has transformed large cities into significant resource consumption, production and waste generating centres. Hence, the development and implementation of alternative production and consumption systems is the only effective way for the sustainable cities of the future and its co-existence with the natural environment.The scope of the current PhD thesis is to study, develop and assess alternative scenarios for the valorization of the most significant Municipal Solid Waste Stream: the Household Fermentable Waste. Specifically, the PhD is structured in three sections: (i) the development and implementation of a Municipal Solid Waste characterization protocol for the Municipality of Halandri, (ii) the experimental assessment of alternative valorization pathways for pre-sorted Household Fermentable Waste and (iii) the environmental and economic assessment of the alternative scenarios through Life Cycle Analysis and Life Cycle Costing.Based on the conclusions of this study it has become apparent that the diversion of the Household Fermentable Waste from the landfills and its valorization can lead to significant environmental and economic benefits. The best-performing alternative scenarios, based on the experimental outcomes and the environmental and economic assessment, are the ones that include the valorization of Household Fermentable Waste for the production of either biomethane or biohythane with the biogas being used as a fuel for the Municipality’s waste trucks.

H αναθεώρηση της σχέσης του ανθρώπου με το φυσικό του περιβάλλον αποτελεί μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις που η ανθρωπότητα αντιμετωπίζει σήμερα. Η ανάπτυξη και εφαρμογή νέων τεχνολογιών, η νομοθέτηση νέων πολιτικών και συνολικά η μεταρρύθμιση των προτύπων παραγωγής και κατανάλωσης προϊόντων αποτελούν πλέον ύψιστης σημασίας κοινωνικές, περιβαλλοντικές και οικονομικές προτεραιότητες. Από την υπερθέρμανση του πλανήτη και την κλιματική αλλαγή έως την απώλεια της βιοποικιλότητας και τη διατάραξη των διαφόρων στοιχειακών κύκλων, οι ανθρωπογενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον είναι πλέον ορατές και ο χρόνος που απομένει πριν οι βλάβες γίνουν ανεπανόρθωτες με τραγικές συνέπειες για την επιβίωση του ανθρώπου είναι ελάχιστος.Από τη βιομηχανική επανάσταση και έως και σήμερα η ευμάρεια των ανθρώπινων κοινωνιών βασίζεται σε ένα γραμμικό μοντέλο παραγωγής, το οποίο διέπεται από το τρίπτυχο ‘’εξόρυξη-κατανάλωση-διάθεση’’. Το συγκεκριμένο αναπτυξιακό μοντέλο έχει πλέον αποδειχθεί ότι οδηγεί σε υπερβολική κατανάλωση πόρων πεπερασμένων αποθεμάτων και παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων αποβλήτων η διάθεση των οποίων με τη σειρά της οδηγεί με πολλούς και σημαντικούς τρόπους στην περαιτέρω επιβάρυνση του περιβάλλοντος. Το πλέον υποσχόμενο εναλλακτικό μοντέλο ανάπτυξης είναι αυτό της κυκλικής οικονομίας, κατά το οποίο τα υλικά διατηρούνται στις οικονομικές και παραγωγικές δραστηριότητες για πολλούς κύκλους, τους λεγόμενους κλειστούς βρόγχους της κυκλικής οικονομίας. Η ραγδαία τάση αστικοποίησης που υιοθετήθηκε, ιδιαίτερα στη μεταπολεμική περίοδο, έχει καταστήσει της μεγαλουπόλεις σημαντικά κέντρα παραγωγής προϊόντων, κατανάλωσης πόρων και ενέργειας και παραγωγής αποβλήτων. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη και εφαρμογή εναλλακτικών σχεδιασμών παραγωγής και κατανάλωσης αποτελεί τη μόνη πραγματική λύση για τη βιώσιμη λειτουργία των πόλεων και την αρμονική τους συνύπαρξη με το περιβάλλον.Σκοπό της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η μελέτη, ανάπτυξη και αξιολόγηση εναλλακτικών σχεδίων αξιοποίησης του μεγαλύτερου ρεύματος των Αστικών Στερεών Απορριμμάτων, που είναι τα Οικιακά Ζυμώσιμα Απορρίμματα. Συγκεκριμένα, η διατριβή διαρθρώνεται σε τρία επιμέρους τμήματα: (i) την ανάπτυξη και εφαρμογή πρωτοκόλλου για τη μελέτη της ποιοτικής σύστασης των ΑΣΑ του Δήμου Χαλανδρίου (ii) την πειραματική αξιολόγηση εναλλακτικών σχεδίων αξιοποίησης προδιαλεγμένων στην πηγή Οικιακών Ζυμώσιμων Απορριμμάτων με επίκεντρο την ξήρανση και τον τεμαχισμό τους και (iii) την περιβαλλοντική και οικονομική αξιολόγηση των εναλλακτικών σχεδίων μέσω εφαρμογής των εργαλείων της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής και της Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής.Βάσει των συμπερασμάτων της παρούσας διδακτορικής διατριβής προκύπτει ότι η εκτροπή των Οικιακών Ζυμώσιμων Απορριμμάτων από τους ΧΥΤΑ και η αξιοποίησή τους μπορεί να προσφέρει σημαντικά περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη. Τα βέλτιστα σενάρια, βάσει των πειραματικών δεδομένων και της περιβαλλοντική και οικονομικής αξιολόγησης, προκύπτουν αυτά που περιλαμβάνουν την αξιοποίηση των Οικιακών Ζυμώσιμων Απορριμμάτων για παραγωγή ήταν βιομεθανίου είτε βιοϋθανίου και στη συνέχεια την αξιοποίηση του βιοαερίου ως καυσίμου για την κίνηση των απορριμματοφόρων του Δήμου.