مدل‌سازی و بهینه‌سازی در سیستم مدیریت پسماند جامد شهری با رویکرد کاهش انتشارات- مطالعه موردی: شهر تهران

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم (گرایش انرژی‌های تجدیدپذیر)، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی ، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 استاد، گروه ماشین‌های کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی ، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

چکیده

چکیده
زمینه و هدف: تأثیر تنوع انواع پسماند تولید شده در سامانه، حمل‌و‌نقل و تیمار پسماند، تنوع آلایندگی ناشی از جمع‌آوری زباله و غیره مشکلات استانداردی هستند که جوامع از جمله ایران با آن سروکار دارند. شهر تهران به‌عنوان پایتخت ایران، روزانه بیش از ۷۰۰۰ تن پسماند تولید می­کند و در صورت عدم مدیریت صحیح این حجم از پسماند، انتشاراتی بیش از حد مجاز به محیط زیست وارد می‌کند. مطالعه حاضر با هدف کمینه کردن انتشارات تولیدی ناشی از پسماند در شهر تهران انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، یک مدل ابرساختار برای مدیریت پسماند جامد ارائه شد که رویکرد آن، رسیدن به حداکثر انتشارات اجتناب شده می‌باشد. بهینه­سازی با نرمال‌سازی خروجی مربوط به انتشارات و سپس دسته‌بندی و مرتب کردن داده­ها انجام شد.
یافته‌ها: با بررسی 31250 سناریوی مختلف و بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، بهترین سناریو از نظر بهینه­سازی انتشارات، سناریو 21303 بود و حالتی است که مواد آلی، کاغذ و چوب وارد هضم بی‌هوازی و پلاستیک، شیشه و آهن وارد فرآیند بازیافت شوند. در این حالت میزان انتشارات اجتناب شده برابر 837027- کیلوگرم کربن دی اکسید معادل در هر روز است.
نتیجه‌گیری: می‌توان هضم بی‌هوازی مواد آلی، کاغذ و چوب و بازیافت پلاستیک، شیشه و آهن را به‌عنوان یک الگوی پایدار برای سیستم فعلی مدیریت پسماند شهر تهران انتخاب کرد. در این حالت میزان اجتناب شده انتشارات نیز افزایش زیادی می­یابد و می­توان آن را به‌­عنوان بهترین گزینه دوست‌دار محیط زیست در نظر گرفت.
نوع مقاله: علمی-پژوهشی

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling and optimization in a municipal solid waste management system with emission reduction approach- Case study: Tehran, Iran

نویسندگان [English]

  • Seyed Amir Hosseini Largani 1
  • shahin rafiee 2
  • Seyed saeed mohtasebi 2
1 M.Sc. Department of Agricultural Machinery Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran.
2 Professor, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran.
چکیده [English]

Abstract
Background and Aim: The impact of various types of waste produced in the system, transportation and treatment of waste, and diversity of pollutants due to waste collection are some standard problems that communities, including Iran, are straggling with. The city of Tehran, as the capital of Iran, produces more than 7,000 tons of waste per day, and if this volume of waste is not properly managed, it will release excessive emissions into the environment.
Materials and methods: In this research, a superstructure model for solid waste management was presented, with an approach to achieve the maximum avoided emissions. Optimization was done by normalizing the output of the emissions and then categorizing and sorting the data.
Results: We examined 31250 different scenarios and based on the obtained results, the best scenario in terms of emission optimization was scenario 21303. Based on this scenario, organic materials, paper, and wood undergo anaerobic digestion while plastics, glass, and metals enter a recycling system. In this case, the amount of emissions avoided is equal to -837027 kg of carbon dioxide equivalent per day.
Conclusion: Anaerobic digestion of organic materials, paper, and wood and recycling of plastics, glass, and iron can be selected as a sustainable model for the current waste management system in Tehran. In this case, the amount of emission avoided will be very high and it can be considered the best environmentally friendly option.
Keywords: Superstructure, Optimization, Waste Management, Emissions, Tehran

کلیدواژه‌ها [English]

  • Superstructure
  • optimization
  • waste management
  • emissions
  • Tehran
  1. Kollikkathara N, Feng H, Stern E. A purview of Waste managmant evolution: Special emphasis on USA. Waste Management 2009; 29: 974-985.
  2.  Khoshnevisan B. Enabling Integrated Municipal Waste Management through Biorefineries - Study of Abali Biogas Plant [PhD thesis]. Iran. Department of Agricultural Machinery Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran. 2018. (Persion)
  3. Habibi F, Asadi E, Sadjadi S, Barzinpour F. A multi-objective robust optimization model for site-selection and capacity allocation of municipal solid waste facilities: A case study in Tehran. Journal of Cleaner Production 2017; 166: 816-834.
  4.  Singh A, Basak P. Economic and environmental evaluation of municipal solid waste management system using industrial ecology approach: Evidence from India. Journal of Cleaner Production 2018; 195: 10-20.
  5.  Dong H, Geng Y, Yu X, Li J. Uncovering energy saving and carbon reduction potential from recycling wastes: A case of Shanghai in China. Journal of Cleaner Production 2018; 205: 27-35.
  6.  LCI databases in SimaPro, the renowned ecoinvent v3 database, 2020.
  7.  Rajaeifar M. A, Ghanavati H, Dashti B, Heijungs R, Aghbashlo M, Tabatabaei M. Electricity generation and GHG emission reduction potentials through different municipal solid waste management technologies: A comparative review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2017; 79: 414-439.
  8.  Chen Y, Lo S. Evaluation of greenhouse gas emissions for several municipal solid waste management strategies. Journal of Cleaner Production 2015; 1-7.
  9.  Shmelev S.E, Powell J.R. Ecological-economic modelling for strategic regional waste management systems. E C O L O G I C A L E C O N O M I C S 2006; 59: 115-130.
  10. Chen W. The costs of mitigating carbon emissions in China: findings from China MARKAL-MACRO modeling. Energy Policy 2005; 33: 885-896.
  11. Murphy J. D, McKeogh E. Technical, economic and environmental analysis of energy production from municipal solid waste. Renewable Energy 2004; 29(7): 1043–1057. 
  12. Mohsenizadeh M, Kemal Tural M, Kentel E. Municipal solid waste management with cost minimization and emission control objectives: A case study of Ankara. Sustainable Cities and Society 2020; 52: 101807. 
  13. Rizwan M, Saif Y, Almansoori A, Elkamel A. Optimal processing route for the utilization and conversion of municipal solid waste into energy and valuable products. Journal of Cleaner Production 2018; 174: 857-867. 
  14. Sadeghi H, Noori M, Biyabani K. The role of electricity generation from renewable sources in reducing greenhouse gases: An econometric approach. Irinin Journal of Energy 2014; 17:23-38. (Persion)