Life Cycle Inventory and assessment of the municipal solid waste management system: a case study in a municipality in southern Brazil

Adan William da Silva Trentin, Adilson Moacir Becker Jr, Ênio Leandro Machado, Pâmela Andréa Mantey dos Santos, Adriane de Assis Lawisch Rodriguez, Diosnel Antonio Rodriguez Lopez

Resumo


The present study conducted a Life Cycle Assessment evaluation of the Solid Waste Management System in Santa Cruz do Sul – RS, in order to provide background information and therefore support decision-making for future waste management scenarios. The software package named as Integrated Waste Management – 2, Version 2.5., was used to perform the LCA, where all inputs and waste management system outputs were identified and quantified. The conversion of the results from Life Cycle Inventory to Life Cycle Assessment in environmental impacts was carried out based on impact characterization factors from RECIPE 2008 version 1.08. The impact categories studied were: Photochemical Oxidant Formation Potential, Global Warming Potential, Acidification Potential, Eutrophication Potential, Depletion of the Ozone Layer Potential and Particulate Matter Formation Potential in addition to the Use of Energy and Final Solid Waste. The current waste management scenario has been simulated as baseline, considering three additional scenarios, which included raising the number of households served by selective collection, improvement of recycling recovery efficiency in the sorting stage and the introduction of the biological treatment stage into the system by composting the organic matter. The results showed that the current scenario is the most impacting, for global warming, with a total of 12,102,122.85 kg of emissions per year, whereas scenario 04 showed to represent the lowest contribution rates to environmental impacts in carbon footprint perspective (5,946,702.47 kg of emissions per year). The final disposal stage in landfills had also contributed significantly to environmental impact rates, followed by the waste collection scenario. The proposed changes, suggested by alternative scenarios, had demonstrate considerable environmental savings, hereby justifying the importance of implementing these strategies in waste management.

 

Keywords: Life Cycle Assessment. Environmental Impact. IWM-2. Solid Waste. Brazil.

Resumo

Este trabalho desenvolveu um estudo de Avaliação do Ciclo de Vida de um Sistema de Gerenciamento de Resíduos Sólidos na cidade de Santa Cruz do Sul-RS a fim de dar suporte a tomada de decisões para futuros cenários de gestão de resíduos. Para executar a Análise de Ciclo de Vida, foi utilizado o software Gerenciamento Integrado de Resíduos – 2 (IWM-2), Versão 2.5. Neste programa, as entradas e saídas referentes ao inventário do sistema de gerenciamento foram identificadas e quantificadas. A conversão dos resultados do Inventário de Ciclo de Vida para Análise do Ciclo de Vida em impactos ambientais foi realizada baseada na caracterização dos fatores de RECIPE 2008, versão 1.08. As categorias de impacto estudadas foram: Potencial de Formação de Oxidantes Fotoquímicos, Potencial de Aquecimento Global, Potencial de Acidificação, Potencial de Eutrofização, Potencial de Depleção da Camada de Ozônio e Potencial de Formação de Material Particulado além do Uso de Energia e Resíduos Sólidos Finais. O atual cenário de gerenciamento de resíduos foi simulado como base, considerando três cenários adicionais, os quais incluíam o aumento do número de famílias atendidas por coleta seletiva, melhoria na eficiência de recuperação da reciclagem na fase de triagem e introdução do estágio de tratamento biológico no sistema por compostagem de matéria orgânica. Os resultados mostraram que o cenário atual é o mais impactante para aquecimento global, com um total de 12,102,122.85 kg de emissões por ano, enquanto que o cenário 04 apresentou menores taxas de contribuição para esta categoria (5,946,702.47 kg de emissões por ano). A etapa de disposição final em aterros também contribuiu de forma significativa para a variação de impactos ambientais, seguido pela etapa de coleta de resíduo. As alterações propostas, sugeridas pelos cenários alternativos, demonstraram consideráveis melhorias ambientais, justificando a importância da implementação destas estratégias no gerenciamento de resíduos.

 

Palavras-chave: Análise do Ciclo de Vida. Impacto ao Meio Ambiente. IWM-2. Resíduo Sólido. Brasil.

Resumen

Este trabajo presenta los resultados del Análisis de Ciclo de Vida del Sistema de Gestión de Residuos Sólidos de la ciudad de Santa Cruz do Sul-RS-Brasil, para apoyar la toma de decisiones para futuros escenarios de la gestión de residuos. Para realizar el ACV fue utilizando el software de IWM, versión 2.5. En este programa, las entradas y salidas relativas al análisis del inventario fueron identificadas y cuantificadas. La conversión de los resultados del Inventario para la evaluación de los impactos se hizo con base en los factores de conversión RECIPE 2008 Versión 1.08. Las categorías de impacto estudiadas fueron: Potencial de formación de oxidantes fotoquímicos, calentamiento global, de acidificación, de eutrofización, de agotamiento de la capa de ozono, formación de material particulado, consumo de energía y los residuos sólidos final. El escenario actual fue simulado como valor de referencia. Otros tres escenarios fueron estudiados, los cuales incluyen el aumento del número de hogares con servicio de recogida selectiva de residuos, el aumento de la eficiencia de la etapa de separación de materiales reciclables y la introducción de la etapa de tratamiento biológico en sistema por medio del compostaje de la materia orgánica. Los resultados mostraron que el escenario actual es el más impactante en relación al potencial de calentamiento global, con un total de 12.102.122,85 kg equivalentes de CO2 de emisiones por año, mientras que el cuarto escenario mostró contribuciones más bajas para esta categoría (5.946.702,47 kg equivalentes de CO2 de emisiones por año). La etapa de la disposición final también contribuyó significativamente con los impactos ambientales, seguido de la etapa de recolección de residuos. Las modificaciones sugeridas y simuladas por los escenarios alternativos mostraron mejoras ambientales considerables, lo que justifica la importancia de implementar estas estrategias en la gestión de residuos.

 

Palabras clave: Análisis del Ciclo de Vida. Impacto al Medio Ambiente. IWM-2.5. Residuo Sólido. Brasil.

Texto completo:

PDF (English)

Referências


ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS), 2004. NBR 10040: resíduos sólidos: classificação. 2.ed. Rio de Janeiro: ABNT, 2004.

AGOSTINHO, Feni et al., April 2013. Urban solid waste plant treatment in Brazil: is there a net emergy yield on therecovered materials? Resources, Conservation and Recycling [online]. 2013, vol. 73, pp. 143-155.

ARENA, U., MASTELLONE, M. L. and PERUGINI, F., December 2003. The environmental performance of alternative solid waste management options: a life cycle assessment study. Chemical Engineering Journal [online]. 2003, vol. 96, issues 1-3, pp. 207-222.

BANAR, Mufide, COKAYGIL, Zerrin and OZKAN, Aysun, January 2009. Life cycle assessment of solid waste management options for Eskisehir, Turkey. Waste Management [online]. 2009, vol. 29, issue 1, pp. 54-62.

BEZAMA, Alberto et al, August 2013. Life cycle comparison of waste-to-energy alternatives for municipal waste treatment in Chilean Patagonia. Waste Management & Research [online]. 2013, vol. 31, issue 10, suppl., pp. 67-74.

BOVEA, M. D. and POWELL, J. C., April 2006. Alternative scenarios to meet the demands of sustainable waste management. Journal of Environmental Management [online]. 2006, vol. 19, issue 2, pp. 115-132.

BOVEA, M. D. et al., November 2010. Environmental assessment of alternative municipal solid waste management strategies: a spanish case study. Waste Management [online], 2010, vol. 30, issue 11, pp. 2383-2395.

BRANCO, Samuel Murgel, 1998. Ecossistêmica: uma abordagem integrada dos problemas do meio ambiente. São Paulo: Blucher, 1998.

BRASIL, 2010. Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. Diário Oficial da União: seção 1, p. 3, 3 out. 2010.

BRASIL. Ministério do Meio-Ambiente. Planos de gestão de resíduos sólidos: manual de orientação: apoiando a implementação...Brasília, DF: ICLEI, 2012.

CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo), 2010. Inventário estadual de resíduos sólidos domicialiares 2009. São Paulo: CETESB, 2010.

DONG, Jun et al., October 2013. Comparison of municipal solid waste treatment technologies from a life cycle perspective in China. Waste Management & Research [online]. 2013, vol. 32, issue 1, 2014, pp. 13-23.

ERSES YAY, A. Suna, May 2015. Application of life cycle assessment (LCA) for municipal solid waste management: a case study of Sakarya. Journal of Cleaner Production [online]. 2015, vol. 94, pp. 284-293.

FERNÁNDEZ-NAVA, Y. et al., October 2014. Life cycle assessment of different municipal solid waste management options: a case study of Asturias (Spain). Journal of Cleaner Production [online]. 2014, vol. 81, pp. 178-189.

GOULART COELHO, Lineker Max and LANGE, Liséte Celina, January 2018. Applying life cycle assessment to support environmentally sustainable waste management strategies in Brazil. Resources, Conservation and Recycling [online]. 2018, vol. 128, pp. 438-450.

GUNAMANTHA, Made and SARTO, S., May 2012. Life cycle assessment of municipal solid waste treatment to energy options: Case study of Kartamantul region, Yogyakarta. Renewable Energy [online]. 2012, vol. 41, pp. 277-284.

HAUSCHILD, Michael Z. and WENZEL, Henrik, 1998. Environmental assessment of products. vol. 2. London: Chapman & Hall, 1998.

HONG, Jinglan, LI, Xiangzhi and ZHAOJIE, Cui, November 2010. Life cycle assessment of four municipal solid waste management scenarios in China. Waste Management [online]. 2010, vol. 30, issue 11, pp. 2362-2369.

IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), 2011. Censo Demográfico 2010. Rio de Janeiro: IBGE, 2011.

INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE, 2001. Twenty-second session of the IPCC Bureau. London: WMO, 2001.

ISO (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION), 2006. 14040: environmental management: life cycle assessment: principles and framework. 2.nd. Genebra: ISO, 2006.

KOMAKECH, Allan John et al., June 2015. Life cycle assessment of biodegradable waste treatment systems for sub-Saharan African cities. Resources, Conservation and Recycling[online]. 2015, vol. 99, pp. 100-110.

KORONEOS, Christopher J. and NANAKI, Evanthia A., May 2012. Integrated solid waste management and energy production: a life cycle assessment approach: the case study of the city of Thessaloniki. Journal of Cleaner Production[online]. 2012, vol. 27, pp. 41-150.

MANGUE, Deivis Machado et al., July-December, 2015. Diagnóstico e avaliação do ciclo de vida do gerenciamento integrado de resíduos sólidos urbanos do município de Três Cachoeiras - RS. Tecno-Lógica [online]. 2015, vol. 19, issue 2, pp. 69-77.

MCDOUGALL, Forbes R., et al., 2001. Integrated solid waste management: a life cycle inventory. 2nd. ed. London: Blackwell Science, 2001.

MENDES, Mara Regina, ARAMAKI, Toshiya and HANAKI, Keisure, April 2004. Comparison of the environmental impact of incineration and landfilling in São Paulo City as determined by LCA. Resources, Conservation and Recycling [online]. 2004, vol. 41, issue 1, pp. 47-63.

MILIŪTE, Jūratė and KAZIMIERAS STANIŠKIS, Jurgis, August 2009. Application of life-cycle assessment in optimisation of municipal waste management systems: the case of Lithuania. Waste Management & Research [online]. 2009, vol. 28, issue 4, 2010, pp. 298-308.

ÖZELER, D., YETIŞ, Ü. And DEMIRER, G. N., April 2006. Life cycle assesment of municipal solid waste management methods: Ankara case study. Environment International [online]. 2006, vol. 32, issue 3, pp. 405-411.

PARKES, Olga, LETTIERI, Paola and BOGLE, Ian David L., June 2015. Life cycle assessment of integrated waste management systems for alternative legacy scenarios of the London Olympic Park. Waste Management [online]. 2015, vol. 40, pp. 157-166.

PRESSLEY, Phillip N. et al., May 2014. Municipal solid waste conversion to transportation fuels: a life-cycle estimation of global warming potential and energy consumption. Journal of Cleaner Production [online]. 2014, vol. 70, pp. 145-153.

QUINTANILHA, Lilian, July-August 2009. O universo das emissões atmosféricas e a atuação do setor industrial. Revista Meio Ambiente Industrial, São Paulo. 2009, pp. 27-40.

REICHERT, Geraldo Antônio and MENDES, Carlos André Bulhões, July-September 2014. Avaliação de ciclo de vida e apoio à decisão de gerenciamento integrado e sustentável de resíduos sólidos urbanos. Engenharia Sanitária e Ambiental [online]. 2014, vol. 19, issue 3, pp. 301-313.

RIGAMONTI, Lucia, GROSSO, Mario and GIUGLIANO, Michele, February 2009. Life cycle assessment for optimising the level of separated collection in integrated MSW management systems. Waste Management [online]. 2009, vol. 29, issue 2, pp. 934-944.

RODRÍGUEZ-IGLESIAS, Jesús et al., December 2003. Life cycle analysis of municipal solid waste management possibilities in Asturias, Spain. Waste Management & Research [online]. 2003, vol. 21, issue 6, pp. 535-548.

SONG, Qingbin, WANG, Zhishi and LI, Jinhui, October 2013. Environmental performance of municipal solid waste strategies based on LCA method: a case study of Macau. Journal of Cleaner Production [online]. 2013, vol. 57, pp. 92-100.

TARANTINI, Mario, et al., May 2009. Life Cycle Assessment of waste management systems in Italian industrial areas: Case study of 1st Macrolotto of Prato. Energy [online]. 2009, vol. 34, issue 5, pp. 613-622.

TURNER, David A., WILLIAMS, Ian D. and KEMP, Simon, December 2015. Greenhouse gas emission factors for recycling of source-segregated waste materials. Resources, Conservation and Recycling [online]. 2015, vol. 105, part A, pp. 186-197.

WANG, Hui, WANG, Lijun and SHAHBAZI, Abolghasem, January 2015. Life cycle assessment of fast pyrolysis of municipal solid waste in North Carolina of USA. Journal of Cleaner Production [online]. 2015, vol. 87, pp. 511-519.

ZAMAN, Atiq Uz, September 2013. Life cycle assessment of pyrolysis–gasification as an emerging municipal solid waste treatment technology. International Journal of Environmental Science and Technology [online]. 2013, vol. 10, issue 5, pp. 1029-1038.




DOI: https://doi.org/10.18225/lalca.v2i1.3788

Apontamentos

  • Não há apontamentos.


Direitos autorais 2019 Adan William da Silva Trentin, Adilson Moacir Becker Jr, Ênio Leandro Machado, Pâmela Andréa Mantey dos Santos, Adriane de Assis Lawisch Rodriguez, Diosnel Antonio Rodriguez Lopez

Licença Creative Commons
Esta obra está licenciada sob uma licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

 
_______________________________________________________________________
 
Licença Creative Commons
Esta revista está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.
e-ISSN: 2527-0184