Bir süpermarket için çevre etkilerini azaltıcı stratejiler
Environmental impact reducing strategies for a supermarket
Yazar: SEZEN NUR KAHVECİ
Danışman: PROF. DR. FATMA FATOŞ BABUNA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Dünyada ve Türkiye'de gıda perakendeciliğinin gelişimi ile birlikte sektörde tüketici odaklı anlayış benimsenmiştir. Bu anlayış ile birlikte tüketici hakimiyetinin öne geçtiği ve market zincirlerinin giderek arttığı bir perakendecilik anlayışı sektöre hakim olmuştur. 
Gıda perakendeciliğinin en önemli payını ise zincir marketler oluşturmaktadır. Süpermarketler; tüketici talepleri doğrultusunda günden güne gelişim göstermekte, zincirleşmeye giderek sayılarını ve çeşitliliğini artırmaktadır. Bu artış ile birlikte market operasyon süreçlerinin de çevresel etkilere neden olduğu gözlemlenmiştir. Toplumsal duyarlılık ve çevre bilincinin oluşması ile marketlerin çevresel etkileri ve bu etkileri azaltmaya yönelik çalışmalar sektör tarafından da incelenmeye ve raporlanmaya başlanmıştır.
Bu çalışmanın amacı süpermarketlerin çevresel etkilerinin değerlendirilmesi ve çevresel etkilerini azaltacak stratejilerin belirlenmesidir. Marketlerde en fazla çevresel etki, atık yönetimi ve enerji yönetimi ile gerçekleşmektedir.
Bir süpermarketin Ocak 2019-Aralık 2019 tarihleri arasındaki gıda atık verileri ile elektrik tüketim verileri kullanılarak bu çalışma yapılmıştır. Yıllık gıda atık miktarı 6600 kg ve yıllık enerji tüketimi ise 437.566 kWh olan nicelikteki bir marketin yıllık işletilmesi baz alınmıştır. Marketin ana enerji tüketimi dört ana gruptan oluşmaktadır. Aydınlatma, HVAC sistemi, soğuk oda ve sütlük grupları üzerinden çevresel etkileri azaltacak enerji tasarrufu çalışmaları da yürütülmüştür. Enerji tüketiminin azaltılması için enerji tasarruflu yeni sistem ve yeni teknoloji ekipmanları kullanılarak yeni sistem oluşturulmuştur. Bu sistem ile tüm elektrik tüketim gruplarında %50'den fazla enerji tasarrufunun sağlanabildiği tespit edilmiştir. Eski sistemden yeni sisteme geçiş ile enerji yönetiminin çevresel etkilerinde %57 azalma görülmüştür. Yeni sistemin çevresel etkileri; aydınlatma grubunda %50, HVAC sisteminde %46, sütlük grubunda %61, soğuk oda grubunda ise %71 azalmaktadır.
Gıda atıkları tüm gıda tedarik zinciri boyunca ortaya çıkmakta ve büyük maddi kayıplara ve doğal kaynakların israfına yol açmaktadır. Tedarik zincirinin perakende aşaması, önemli miktarda atık miktarı oluşumuna katkıda bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında süpermarket kaynaklı oluşan gıda atıklarının azaltılması, atık yönetim senaryolarını ele alarak gıda atık yönetiminin çevresel etkilerinin nasıl azaltılacağını belirlemek amacıyla önleme ve değerlendirme yöntemleri ele almıştır. Bu nedenle, gıda atıkları sınıflandırılmış ve ölçülmüş, düzenli ve büyük miktarlarda oluşan atıkların çevresel etkileri değerlendirilmiş ve alternatif atık yönetimi uygulamaları önerilmiştir.
Modellemede Ganzheitliche Bilanz (GaBi) 7.3 yazılımı kullanılmıştır. Çevresel etki kategorileri verileri için CML 2001 metodu kullanılmıştır. 
Etki kategorileri çalışmanın kapsamı doğrultusunda Abiyotik Tüketim Potansiyeli element (ATP element), Abiyotik Tüketim Potansiyeli fosil (ATP-fosil), Asidifikasyon Potansiyeli (AP), Ötrofikasyon Potansiyeli (ÖP), Tatlı Su Canlılarına Ekotoksisite Potansiyeli (TCETP), Küresel Isınma Potansiyeli (KIP), İnsana Toksisite Potansiyeli (İTP), Ozon Tabakası İncelmesi Potansiyeli (OTİP), Fotokimyasal Ozon Oluşumu Potansiyeli (FOOP) ve Karasal Ekotoksisite Potansiyeli (KETP) olarak belirlenmiştir.
Bir marketin yıllık gıda atık miktarı ve elektrik tüketim miktarı ile marketin atık yönetimi ve enerji yönetimi modellenmiştir. Tüm çevresel etki kategorilerinde, enerji yönetiminin marketin toplam çevresel etkisindeki payının % 96'dan fazla olduğu görülmüştür. Marketin çevresel etkilerinin ana kaynağını, elektrik tüketiminin oluşturduğu tespit edilmiştir. Toplam çevresel etkide gıda atık yönetiminin payı çok az da olsa gıda atığını azaltıcı stratejiler ve gıda atık yönetim senaryoları oluşturularak sonuçlarına yer verilmiştir. Atık yönetim senaryolarında düzenli depolama ve alternatif senaryo olarak kompost ve anaerobik çürütme değerlendirilmiştir. Atık yönetiminde tüm gıda atıklarının düzenli depolama yöntemi ile bertaraf edildiği kabulü yapılmıştır. Değerler normalize edilirken düzenli depolama verileri baz alınmıştır. Düzenli depolamanın oluşturduğu değerler %100 kabul edilmiş; diğer atık senaryolarının (anaerobik çürütme ve kompost) oluşturduğu etkiler bu kabule göre değerlendirilmiştir.
AP etki kategorisi dışındaki tüm kategorilerde en fazla çevresel etkinin düzenli depolamada oluştuğu tespit edilmiştir. Atık yönetim senaryolarında AP etki kategorisinin çevresel etkilerinin düzenli depolamaya göre kompostlaştırmada (%136) ve anaerobik çürütmede (%28) arttığı görülmüştür. Modellemede gıda atıklarının kompost ve anaerobik çürütme ile değerlendirmesi işleminde asidifikasyon kaynaklı NH3, H2S, NOx gibi inorganik emisyonların hava kirliliği oluşturması AP etki değerlerinin de artmasına neden olmuştur.
Anaerobik çürütme senaryosu, ATP fosil (%92) ve OTİP (%96) etki kategorileri dışındaki tüm etki kategorilerinde kompost atık yönetim senaryosuna göre en az çevresel etkiye sahiptir. Anaerobik çürütme modelindeki biyogaz elde edilmesi ile sağlanan enerji kazanımı ile çevresel etkilerin daha az oluştuğu görülmüştür. ATP fosil ve OTİP etki kategorilerindeki çevresel etkinin komposta göre daha fazla olması ise kompostlaştırma işleminde enerji tüketiminin ve kazanımının olmamasıdır.
Bu veriler, yaygın uygulama olan düzenli depolama ile atık bertarafının en son tercih edilmesi ve yerine diğer atık yönetimlerinin değerlendirilmesi gerekliliğini yansıtmıştır. Çevresel etkiler göz önünde bulundurularak gıda atığı için en uygun atık yönetim senaryosunun anaerobik çürütme olduğu tespit edilmiştir. 
Gıda atık yönetim hiyerarşinin ilk adımı olan gıdanın kaynağında azaltması, gıdanın yeniden satışı, gıda bağışı ve hayvansal yem olarak kullanımı gibi gıda atığını önleme yöntemleri ilk tercih edilmesi gereken adımlardır. Bu çalışmada ise atık bertarafı için düzenli depolama ve atık geri dönüşüm/kazanım için ise kompost/anaerobik çürütme senaryolarının modellenerek en uygun atık yönetiminin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Aynı zamanda marketin enerji tüketimini grup bazlı ele alarak çevresel etkilerini belirlemek ve yenilenebilir enerji kaynakların kullanımı ile enerji tüketiminin neden olduğu çevresel etkileri azaltacak senaryoların ortaya konması hedeflemiştir.
Marketteki enerji tüketimi aydınlatma, HVAC, soğuk oda ve sütlük grupları üzerinden değerlendirilmiştir. Eski ve yeni sistem enerji tüketimleri için veri tabanındaki Türkiye şebeke elektriği kullanılmıştır. Marketin tüm çevresel etki kategorilerinde en fazla etkiye sahip olan elektrik tüketimini azaltacak teknik önlemler ile birlikte enerji kaynağı olarak şebeke enerjisi yerine yenilenebilir enerji kaynakları da değerlendirilmiştir. 2019 raporuna göre toplam elektrik üretiminin %21,6'sı kömürden sağlanmaktadır. Doğal gazdan %18,8, linyitten %15,42, hidrolik kaynaklardan %28,84, rüzgârdan %7,15, jeotermalden %2,95, sıvı yakıtlardan %0,11, güneş enerjisinden %3,04  ve atık ısıdan ise %1,52'si sağlanmaktadır. Bu amaçla yenilenebilir enerji kaynakları olan rüzgar ve güneş enerjisi ile çevresel etkiler ayrı ayrı incelenmiştir. Bu çalışmada iki farklı senaryo uygulanmıştır; Türkiye şebeke elektriği yerine yenilenebilir kaynaklar olarak rüzgar türbinleri ve fotovoltaik enerji kaynakları kullanılmıştır.
Değerler normalize edilirken şebeke elektriği baz alınmıştır. Şebeke elektriği kullanımının oluşturduğu değerler %100 kabul edilmiş; rüzgar enerjisinin oluşturduğu etkiler bu kabule göre saptanmıştır.
Şebeke elektriği yerine yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi kullanılmış ve elde edilen sonuçlara göre en az çevresel etkinin rüzgar enerjisi ile sağlandığı görülmektedir.
Marketteki enerji kaynağı olarak şebeke elektriği yerine yenilenebilir enerji kaynağı olan rüzgar enerjisi kullanılması durumunda elektrik tüketiminin oluşturduğu çevresel etki azalmaktadır.

Abstract:
In conjunction with the development of the food retail sector in Turkey and the world consumer-oriented approach has been adopted. With this development, a retailing understanding in which consumer dominance comes to the fore and market chains are increasing gradually has dominated the sector.
Chain markets make up the most important share of food retail. Supermarkets; it develops day by day in line with consumer demands, and increases its number and diversity day by day by going chain. With this increase, it has been observed that market operation processes also cause environmental effects. With the formation of social awareness and environmental awareness, the environmental effects of the markets and the studies to reduce these effects have started to be examined and reported by the sector.
The aim of this study is to evaluate the environmental impacts of supermarkets and to determine strategies to reduce their environmental impacts. In the markets, the most environmental impact occurs with waste management and energy management.
This study was conducted using the food waste data of a wholesale-retail supermarket between January 2019-December 2019 and category-based electricity consumption data. The annual food waste amount of the store selected as the sample is 6600 kg and the annual energy consumption is 437.566 kWh. The grid energy consumption of the store consists of four main sections. Energy saving studies were also carried out to reduce environmental impacts through lighting, HVAC system, cold room and refrigerated vertical cabinet categories. In order to reduce energy consumption, a new system was created by using a new energy-efficient system and new technology equipment. It has been determined that more than 50% energy savings can be achieved in all electricity consumption categories with this system.With the transition from the old system to the new system, a 57% reduction was observed in the environmental impact of energy management. Environmental effects of the new system; 50% reduction in the lighting category, 46% reduction in the HVAC system category, 61% reduction in the refrigerated vertical cabinet category, and 71% reduction in the cold room category.
Food waste occurs along the entire food supply chain and causes great financial losses and waste of natural resources. The retail phase of the supply chain contributes to a significant amount of waste generation. In this thesis, reduction of food wastes originating from supermarkets, waste management scenarios, and prevention and evaluation methods in order to determine how to reduce the environmental impacts of food waste management. For this reason, food waste was classified and measured, the environmental impacts of regular and large amounts of waste were evaluated and alternative waste management practices were proposed.
Ganzheitliche Bilanz (GaBi) 7.3 software was used in the modeling. CML 2001 method was used for environmental impact categories data.
Impact categories are based on Abiotic Consumption Potential element (ATP element), Abiotic Consumption Potential fossil (ATP-fossil), Acidification Potential (AP), Eutrophication Potential (EP), Ecotoxicity Potential to Freshwater Creatures (TCETP), Global Warming Potential (KIP). ), Human Toxicity Potential (ITP), Ozone Depletion Potential (OTIP), Photochemical Ozone Forming Potential (FOOP) and Terrestrial Ecotoxicity Potential (KETP).
The waste management and energy management of a grocery store are modeled with the annual food waste and electricity consumption amount of a market. In all environmental impact categories, it has been observed that the share of energy management in the total environmental impact of the market is more than 96%. It has been determined that the main source of environmental impacts of the market is electricity consumption. Although the share of food waste management in the total environmental impact is very small, strategies and food waste management scenarios to reduce food waste have been created and their results are included. In waste management scenarios, landfill and compost and anaerobic digestion have been evaluated as alternative scenarios. In waste management, it is accepted that all food wastes are disposed of by landfill method. While the values were normalized, landfill data were taken as basis. Values generated by regular storage were accepted as 100%; The impacts of other waste scenarios (anaerobic digestion and compost) have been evaluated according to this acceptance.
In all categories except AP impact category, it has been determined that the most environmental impact occurs in landfill. In waste management scenarios, it has been observed that the environmental impacts of AP impact category increase in composting (136%) and anaerobic digestion (28%) compared to landfill. In the process of evaluating food wastes with compost and anaerobic digestion in modeling, inorganic emissions such as NH3, H2S, NOx caused by acidification caused air pollution, causing an increase in AP effect values.
The anaerobic digestion scenario has the least environmental impact compared to compost waste management scenarios in all impact categories except ATP fossil (92%) and OTİP (96%) impact categories. It has been observed that environmental impacts occur less with the energy gain provided by obtaining biogas in the anaerobic digestion model. The fact that the environmental impact in ATP fossil and OTİP impact categories is higher than compost is that there is no energy consumption and gain in the composting process.
These datas reflected the necessity of the last choice of landfill and waste disposal, which is common practice, and the evaluation of other waste managements instead. Considering the environmental impacts, it has been determined that the most suitable waste management scenario for food waste is anaerobic digestion.
The first step of the food waste management hierarchy is the reduction of food at its source, the resale of food, food donation and the use of animal feed, which are the first steps to be preferred. In this study, it is aimed to determine the most appropriate waste management by modeling the landfill for waste disposal and compost / anaerobic digestion scenarios for waste recycling / recovery.
At the same time, it is aimed to determine the environmental impacts of the market by considering the energy consumption on a category basis and to reveal the scenarios that will reduce the environmental impacts caused by the use of renewable energy sources and energy consumption.
Energy consumption in the market was evaluated in the categories of lighting, HVAC, cold room and refrigerated vertical cabinet. Old and new systems for energy consumption, Turkey grid electricity is used in the database. In addition to the technical measures to reduce electricity consumption, which has the most impact in all environmental impact categories of the market, renewable energy sources were also used as an energy source instead of grid energy. According to the 2019 report, 21.6% of the total electricity generation is provided from coal. 18.8% from natural gas, 15.42% from lignite, 28.84% from hydraulic resources, 7.15% from wind, 2.95% from geothermal, 0.11% from liquid fuels, 3.04% from solar energy and 1.52% provided from waste heat. For this purpose, renewable energy sources such as wind and solar energy and environmental impacts have been examined separately. Two different scenarios have been applied in this study; ınstead of Turkey grid power, renewable resources; wind turbines and photovoltaic energy sources are used.
While the values are normalized, grid electricity is taken as basis. The values generated by the use of grid electricity have been accepted as 100%; The effects of wind energy have been determined according to this acceptance.
Wind energy and solar energy were used from renewable energy sources instead of grid electricity and according to the results, it is seen that the least environmental impact was achieved with wind energy.
If wind energy, which is renewable energy, is used as the energy source in the market instead of  grid electricity, the environmental impact will be lowered.