Entegre kentsel katı atık yönetim sisteminin çevresel ve ekserji etkilerinin yaşam döngüsü değerlendirmesi
Life cycle environmental and exergy impact assessment of integrated municipal solid waste management system
Yazar: AKİF TAŞKIN
Danışman: PROF. DR. NESRİN KAYATAŞ DEMİR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Enerji = Energy

Özet:
ENTEGRE KENTSEL KATI ATIK YÖNETİM SİSTEMİNİN ÇEVRESEL VE EKSERJİ ETKİLERİNİN YAŞAM DÖNGÜSÜ DEĞERLENDİRMESİ

Akif TAŞKIN

Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Doktora Tezi, Eylül 2021
Danışman: Prof. Dr. Nesrin KAYATAŞ DEMİR
ÖZET
Bu tez çalışmasında entegre kentsel katı atık (KKA) yönetim sisteminin çevresel ve ekserji etkileri yaşam döngü analizi (YDA) yaklaşımı ile incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, Kayseri ili merkez ve çevre ilçelerinin KKA toplama ve taşıma sisteminin sürdürülebilir olarak yönetilebilmesi amacıyla senaryolar oluşturulmuş, KKA düzenli depolama sahası yapım işleri, depo gazı toplama ve borulişlemi, depo gazından elektrik üretim santrali ve erimiş karbonatlı yakıt hücresi (MCFC) elektrik üretim santrali SimaPro YDA yazılımı ile modellenmiştir. Merkez ilçelerin KKA toplama ve taşıma sisteminin karbon ayak izi 1.57E+2 kg CO2-eşdeğer/ton olarak, ekserji gereksinimi 2.30E+3 MJ/ton olarak hesaplanmıştır. Talas ilçesine bir adet transfer istasyonu kurulup KKA'ların buradan düzenli depolama sahasına taşınmasının karbon ayak izinde %50.12, ekserji greksiniminde ise %48.12 oranında azalma sağladığı gözlemlenmiştir. Çevre ilçelerin KKA'larının transfer istasyonları ile Kayseri KKA düzenli depolama sahasına taşınarak bertaraf edilmesinin çevresel ve ekserjik etkiler açısından en uygun senaryo olduğu belirlenmiştir. Düzenli depolama sahası gaz toplama işleminin özgün bir modeli oluşturulmuş ve literatüre kazandırılmış, gaz toplama işleminin karbon ayak izi 1.25E-01 kg CO2-eşdeğer/ton, ekserji gereksinimi 3.62E+00 MJ/ton olarak hesaplanmıştır. Depo gazından elektrik üretim santralinin karbon ayak izi 1.56E+00 kg CO2-eşdeğer/kWh olarak hesaplanmış, depo gazı elektrik üretim santraline MCFC entegre edilmesi durumunda sisteminin karbon ayak izinde %6 oranında azalma sağlanabileceği görülmüştür. Sistem üzerindeki çevresel ve ekserjik etkilerin sıcak noktalarının KKA toplama ve taşıma işlemleri üzerinde yoğunlaştığı belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Yaşam Döngü Analizi, Ekserji, Sürdürülebilir Şehirler, Karbon Ayak İzi, Kentsel Katı Atık Yönetimi

Abstract:
LIFE CYCLE ENVIRONMENTAL AND EXERGY IMPACT ASSESSMENT OF INTERGRATED MUNICIPAL SOLID WASTE MANAGEMENT SYSTEM

Akif TAŞKIN

Erciyes University, Graduate School of Natural and Applied Sciences 
PhD Thesis, September, 2021
Supervisor: Prof. Dr. Nesrin KAYATAŞ DEMİR

ABSTRACT
This dissertation aims to ascertain the environmental and exergetic impacts of integrated municipal solid waste (MSW) management system by applying life cycle assessment (LCA) approach. To examine this issue, MSW collection and transportation scenarios of central and sub-districts of Kayseri are developed, MSW landfill area construction work, landfill gas (LFG) collection and piping system, LFG waste to energy plant and molten carbonate fuel cell (MCFC) system are modelled by SimaPro LCA software. According to the results, carbon footprint and cumulative exergy demand) of Kayseri central districts are calculated as 1.57E+2 kg CO2-eqn/ton, and 2.30E+3 MJ/ton, respectively. It is observed that, constructing a transfer station for Talas district provides 50.12% decrease in carbon footprint and 48.12% in cumulative exergy demand impacts. Transferring the MSWs into the Kayseri MSW sanitary landfill by transfer stations is revealed as optimal scenario for sub-districts of Kayseri. A novel piping process for landfill gas collection system model is created, and carbon footprint and cumulative exergy demand of this process is calculated as 1.25E-01 kg CO2-eqn/ton and 3.62E+00 MJ/ton, respectively. Carbon footprint of current waste to energy plant for one kWh electricity sent to the grid is calculated as 1.56E+00 kg CO2-eqn/kWh, and it is found that integrating the MCFC system can reduce the carbon footprint impact up to 6%. It is pointed out that, hot points of environmental and exergy impacts on overall system are accumulated in MSW collecting and transportation processes.
Keywords: Life Cycle Assessment, Exergy, Sustainable Cities, Carbon Footprint, Municipal Solid Waste Management