2. KAYNAK ARAŞTIRMASI
2.3. Literatür Özetleri
Rodríguez ve ark. (2015) İspanya'da bir farmasötik endüstrisinden kaynaklanan atıksuların arıtılmasında kullanılan hem homojen hem de heterojen fenton süreçlerinin değerlendirilmesi için yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) uygulamıştır. Bu çalışmada potansiyel çevresel etkiler, ReCiPe sürüm 1.06 ve ICCP 2007 yöntemlerini kullanarak Gabi 6.0 yazılımı ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar; homojen fenton prosesinde üretilen çamurun geri kazanım sürecinin, kimyasalların ve ısı gereksinimlerinin en fazla olan, çevresel etkilere en çok katkıda bulunan adım olduğunu göstermiştir. Homojen ve heterojen fenton prosesleri arasındaki mukayese, heterojen
19
fenton proseslerinin farmasötik atık suyun arıtılmasında daha çevre dostu bir alternatif olduğunu ortaya koymuştur.
Pintilie ve ark. (2016) yaptığı çalışmanın amacı, Tarragona, İspanya'daki kentsel atıksu arıtma tesisinden kaynaklanan çevresel katkıların belirlenmesi ve ölçülebilmesi için yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) metodolojisini kullanmıştır. Atıksu arıtma tesisi yaklaşık 150.000 nüfusa hizmet etmekte ve atıksu hattı, fiziksel ve biyolojik arıtma ile çamur işleme ünitelerinden oluşmaktadır. Atıksu arıtma tesisinde klasik arıtma işlemlerine tabi tutulduktan sonra iki senaryo göz önünde bulundurulmuştur: (a) doğal bir su akıntısına doğrudan deşarj ve (b) yakın sanayi bölgesinde suyun tekrar kullanılmasını sağlamak için üçüncül arıtmanın sağlanması. Bu çalışma, atıksuyun üçüncül arıtma ile işlenerek tekrar kullanımının çevresel etkilere önemli ölçüde olumlu katkıda bulunduğunu göstermiştir.
Zang ve ark. (2015) hazırladığı bu çalışmada, ötrofikasyonu potansiyeli, küresel ısınma potansiyeli, toksisiteye bağlı etkiler, enerji dengesi, su kullanımı gibi çevresel etki kategorilerinin niteliksel olarak yorumlanabilmesi için aktif çamur sistemi biyolojik arıtma ünitelerini içeren yaşam döngüsü değerlendirmesi çalışmaları gözden geçirilmiştir.
Atıksu arıtma tesisleri hakkında bilgi sağlamak amacıyla, atıksu arıtma sistemlerinde yaşam döngüsü değerlendirilmesi sonuçlarını etkileyebilecek kritik hususlar çalışma içinde tabloda özetlenmiştir. Çalışma atıksu arıtma tesisleri hakkında bölgeye özgü yaşam döngüsü değerlendirmesi çalışmalarının yapılmasının önem taşıdığını ortaya koymaktadır.
Garfí ve ark (2016) bu çalışmada, yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) metodolojisini kullanarak Barselona'da (İspanya) içme suyu tüketiminin neden olduğu çevresel etkileri değerlendirmiştir. Beş farklı senaryo karşılaştırılmıştır:
a. Geleneksel içme suyu arıtımından musluk suyu,
b. Su arıtma tesisindeki ters ozmos sistemi ile geleneksel içme suyu arıtımından musluk suyu,
c. Evsel ters osmoz sistemi ile konvansiyonel içme suyu arıtımından musluk suyu,
20 d. Plastik şişelerde maden suyu, e. Cam şişelerde maden suyu.
Fonksiyonel birim 1 m3 sudur ve YDD çalışması, SimaPro® yazılımı ile CML 2 temel metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar; musluk suyu tüketiminin çevreye etkilerinin en az olmasından dolayı en uygun alternatif olduğunu, şişelenmiş suyun özellikle cam şişelerde şişe üretimi için gerekli olan daha yüksek hammadde ve enerji girdileri nedeniyle en kötü çevresel sonuçları sunduğunu göstermiştir.
Rodriguez ve ark. (2016) yaptığı bu çalışmada, Kuzeydoğu Kolombiya'da bulunan dört içme su arıtma tesisinin çevresel yüklerini, ISO 14040'da tanımlanan uluslararası talimatları izleyerek değerlendirmek için yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) çevresel metodolojisi uygulanmıştır. İçme suyu işleminin farklı aşamaları toplama noktasından pompalama yoluyla dağıtım şebekesine kadar kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. Fonksiyonel birim, tesiste üretilen 1 m3 içme suyu olarak tanımlanmıştır. Veriler Ecoinvent v.3.01 veri tabanında analiz edilmiş ve LCA-Data Manager yazılımında modellenip ve işlenmiştir. Sonuçlar, PLA-CA ve PLA-PO tesislerinde flokülasyon prosesinin, toplam etkinin % 47-73'ü arasında bir puanın bulunduğu, çoğunlukla koagülant kimyasalına atfedilebilen en yüksek çevre yüküne sahip olduğunu göstermiştir. PLA-TON ve PLA-BOS'daki tesislerinde ise % 67 ila % 85 arasında değişen elektrik tüketim yüzdeleri ile en büyük etki kaynağı olarak tespit edilmiştir.
Tarnacki ve ark. (2012) tarafından gerçekleştirilen çalışmada, farklı varsayımlara dayanan çeşitli senaryolarla enerji ihtiyacı oldukça yüksek olan iki adet tuzdan arındırma teknolojisi yaşam döngüsü değerlendirmesi ile karşılaştırılmıştır. İncelenen teknolojiler ters osmoz ve elektrik enerjisi talebinin harici termal enerji kaynağı kullanılarak azaltılması ve kimyasalların kullanılması ile yeni geliştirilen teknoloji Memstill'dir.
Senaryolar, deniz suyu arıtma tesislerinin farklı bölgelerini simüle etmek, enerji talebinin ve enerji kaynağının, kimyasal kullanımın ve diğer bileşenlerin çevre üzerindeki etkisini göstermek için seçilmiştir. Yaşam döngüsü değerlendirmesi analiz aracı olarak GaBi yazılımı ve çevresel etki değerlendirme yöntemleri olarak ise Eco indicator 99, CML 2001 ve Ecopoint seçilmiştir. Sonuçlar, enerji talebinin tüm uygulanan çevresel etki
21
değerlendirme yöntemlerinde hâkim etkisini göstermektedir. Nakliye, malzeme ve hatta kimyasal madde kullanımı toplam puan üzerinde önemsiz bir etkiye sahip olduğu bu çalışmada ortaya konmuştur. Memstill teknolojisi atık ısı kullanımı, enerji kullanımıyla ilgili olumsuz çevresel etkilerin azaltılması için büyük bir fırsat sunmaktadır.
Manda ve ark. (2014) makalelerinde, içme suyu amaçlı kullanılan yüzey suyundan endokrin bozucu kimyasalları veya mikro-kirleticileri uzaklaştıran, enzimlerle kaplı bir membran sistemi analiz edilmiştir. Bir membran üreticisine ürün geliştirmede yardımcı olmak için beşikten mezara yaşam döngüsü değerlendirmesi yapılmıştır. Membran kaplamalı kovalent bağlama ile adsorpsiyon temelli iki membran sistem ile su arıtılması analiz edilmiş ve kömür ve odundan yapılan granülleştirilmiş aktif karbon ile mukayese edilmiştir. Kovalent bağlanmaya sahip membranın kömürden yapılan aktif karbona göre çok daha düşük çevresel etkilere sahip olduğu bulunmuştur. Yapılan hassasiyet analizi, operasyonel elektrik kullanımı, elektriğin kaynağı ve membran kaplama frekansının sonuçları önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Senaryo analizi, filtrelenmiş suyun m3 başına 0,2 kWh'den daha düşük operasyonel elektriği kullanan ve aylık enzim kaplama frekansı verilerine sahip kovalent bağlamalı bir membran sisteminin, elektrik kaynağı ne olursa olsun geleneksel aktif karbon sistemlerinden daha iyi performans gösterebileceğini göstermektedir. Bu bulgular membran parametrelerinin optimizasyonunu yönlendirmek için kullanılabilir. Bu çalışma, mikro kirletici uzaklaştırma için membran modifikasyonu ve çevre üzerindeki etkileri hakkında bilgi vermektedir.
Sharaai ve ark. (2010) Malezya’da her geçen yıl artan temiz içme suyu talebi ile gerçekleştirilen birçok içme suyu temini projesinin yapılmasının çevreyi büyük ölçüde etkilediği düşüncesinden yola çıkarak içme suyu üretimi sağlayan tesislerin potansiyel çevresel etkilerini araştırmıştır. Bu çalışmada, içme suyu temini projelerinin hem inşaat hem de işletme aşamalarındaki çevresel etkiler beşikten mezara yaşam döngüsü değerlendirmesi metodolojisi ve Eco-Indicator 99 etki analiz yöntemi ile ortaya konmuştur. Bu projelerin inşaat aşamalarında çimento, çelik ve beton gibi yapı malzemelerine, içme suyu üretimi için ise alüm, PAC, klorin ve kireç gibi kimyasal bileşiklerin kullanılmaktadır. Üretim aşaması ile inşaat aşaması arasındaki karşılaştırma sonucunda üretim aşamasının daha yüksek çevresel etkiye neden olduğunu açıkça
22
göstermektedir. PAC içme suyu üretiminde kullanılan pıhtılaştırıcı olup bu çalışma ile ekosistem kalitesine ve insan sağlığına zarar verdiği belirlenmiştir. Benzer şekilde yapı malzemesi olan çimento ve çelik malzemelerinin çevre kalitesinin bozulmasına ve insan sağlığına zarar vermesine katkıda bulunduğu saptanmıştır.
Vince ve ark. (2008) çalışmalarında içme suyu üretim projelerinde, içilebilir su üretiminin çevresel değerlendirmesi yapmak amacıyla bir etki değerlendirme aracı geliştirilen yaşam döngüsü değerlendirmesi yöntemini kullanmışlardır. Gerçekleştirilen bu çalışmada yaşam döngüsü değerlendirmesi metodu, enerji ve çevre performanslarının hızlı ve kolay değerlendirilebildiği, içme suyu üretim süreçlerinin zayıf noktalarını ve en uygun arıtma alternatifini belirlenebildiği için seçilmiştir. Bazı içme suyu temini senaryoları (yeraltı suyu arıtma, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, deniz suyu ters ozmos ve su transferi ile ilişkili termal damıtma) çalışmaları bu yöntem sonucunda çıkarılan çevresel etkileri göstermek için oluşturulmuştur. Alternatif (gelişmiş membran işlemleri ve tuzdan arındırma teknolojileri) ve konvansiyonel su arıtma süreçleri yaşam döngüsü değerlendirmesi metodu ile nesnel olarak karşılaştırılmak istenmiştir. Çevresel etkilerin temel kaynağı, tesis işletimi için ihtiyaç duyulan elektrik enerjisinin üretimi olarak çalışma sonucunda belirlenmiştir. Koagülasyon ve remineralizasyon için kimyasal üretim ve kullanımı, çevresel yüke ikinci büyük katkıyı sağlamaktadır. Alternatif su kaynaklarına (gelişmiş membran işlemleri ve tuzdan arındırma teknolojisi) yönelik arıtma işlemleri konvansiyonel yeraltı suyu ve yüzey suyu arıtma proseslerine göre daha yüksek kimyasala ve enerji tüketimine sahip olduğu ortaya konmuştur. Bu nedenle, mevcut yaşam döngüsü değerlendirmesi çerçevesinde, bu alternatif arıtma prosesleri tatlısu kaynaklarına dayalı konvansiyonel arıtma yöntemlerinden daha yüksek çevresel etkiler yaratmaktadır. Çevresel etkilerin azaltılması amacıyla, yüksek verimli pompa sistemleri kurulumu, membran proses tasarımlarının optimizasyonu veya alternatif kimyasalların kullanımı gibi çeşitli öneriler sunulmuştur. İçme suyu pompalama ve içilebilir su dağıtımının yüksek elektrik tüketimi nedeniyle, içme suyu üretim tesisi ölçeğinde, enerji tüketimi, tesis etkilerinin toplam yüküne yüksek katkıda bulunmaktadır. Dolayısıyla yaşam döngüsünde elektrik tüketimi, tesisin çevresel performansının anlamlı bir göstergesi olarak ortaya çıkmaktadır. Bu bağlamda, tesis etkileri elektrik arzına büyük ölçüde bağlı olduğu anlaşılmaktadır. Sertifikalı yüksek kaliteli elektrikle sözleşme
23
yapılmak suretiyle hafifletilebileceği (Örneğin; yenilenebilir kaynaklardan gelen yeşil elektrik) bu çalışmanın önerileri arasında yer almaktadır.
Holloway ve ark. (2016) yaşam döngüsü değerlendirme aracı ve metodolojisini, tam ileri arıtma yaklaşımı (FAT) ve hibrid ultrafiltrasyon ozmotik membran biyoreaktörü (UFO-MBR) olmak üzere iki içilebilir yeniden kullanım arıtma yöntemlerini incelemek için kullanılmıştır. FAT prosesi, konvansiyonel atıksu arıtımını ardından gelen düşük basınçlı membran filtreleme, ters ozmos (RO) ve ultraviyole gelişmiş oksidasyon prosesleri (UV-AOP) birleştirmektedir. UFO-MBR prosesi ise, biyolojik arıtma proseslerini, entegre bir sistemde ileri ozmos (FO) membranlar ve ultrafiltrasyon (UF) membranları ile birleştirmektedir. Değerlendirmesi gerçekleştirilen son proses de ise; ters ozmos sistemi, FO prosesinde yeniden kullanım amaçlı ultra saf su ve konsantre bir çözelti (DS) üretmek için UFO-MBR işleminde FO ile birleştirilmiştir. Her bir sistemin enerji kullanımını ve çevresel etkilerini belirlemek için inşaat malzemesi, enerji talebi ve kimyasal kullanım verileri toplanmış ve hesaplanmıştır. Yaşam döngüsü değerlendirmesi sonuçları, FAT prosesinin enerji kullanımı ve çevresel etkilerinin UFO-MBR arıtma sisteminden daha düşük olduğunu göstermiştir. UFO-MBR arıtma sisteminin daha yüksek olan çevresel etkileri, gerekli olan geniş FO membran alanı ve yüksek RO enerji kullanımı ile ilişkilendirilmiştir. UFO-MBR arıtma sistemi, daha yüksek permeabilite FO membranları ve RO enerji geri kazanımını kullanarak değerlendirilmiştir. Bu proses optimizasyonu simülasyonu ardından, UFO-MBR çevresel etkileri FAT arıtma sisteminin çevresel etkilerine daha yakın geldiği ortaya konmuştur.
Opher ve Friedler (2016) yaptıkları çalışmada, belediyeye ait atıksuyun, günümüzde çok ihtiyaç duyulan geri kazanılmış su için güvenilir ve önemli bir kaynak olduğunu ve su ıslahı ve yeniden kullanımı mevcut su kaynaklarının korunması, genişletilmesi için çekici bir seçenek haline geldiğini vurgulamışladır. Bu çalışmada, varsayımsal bir şehrin su atık su hizmet sistemi için dört alternatifin çevresel etkilerini karşılaştırmak için bir yaşam döngüsü değerlendirmesi gerçekleştirilmiştir. Temel alternatif olarak, atıksuyun büyük bir atıksu arıtma tesisine taşınması ve arıtılması ve daha sonra bir akıma boşaltılması aşamalarını içeren atıksu arıtımı olan en yaygın merkezi yaklaşım belirlenmiştir. Diğer üç alternatif, atıksuyun kentsel sulama ve içilebilir olmayan suyun yeniden kullanılması
24
(tuvalet yıkaması) amaçlı olup arıtma aşamaları farklılık göstermektedir. Birinci seçenek, geri kazanılan atıksuyun bir kısmının şehirli tüketicilere geri kazandırılmasını içeren bir atık su arıtma tesisinde merkezi bir arıtmayı içermektedir. İkinci ve üçüncü alternatifler, merkezi olmayan arıtma sistemi ile gri su yeniden kullanımına dayalı yerel olarak gerçekleştirilen biri kümelenme seviyesinde (320 hane) ve bir tanesi bina seviyesinde (40 hane halkı) olarak uygulanmıştır.
Yaşam döngüsü etki değerlendirmesi sonuçları deniz suyu arıtımının marjinal su kaynağı olduğu İsrail'deki yerel koşullar altında geçerli merkezi yaklaşımın tutarlı bir dezavantajı olduğunu göstermektedir. Kaynak ayırma ve gri suyun küme düzeyinde yeniden kullanılması alternatifi, çevresel performansı, bina seviyesinde gri suyun tekrar kullanılmasından biraz daha iyi olsa da, en çok tercih edilen yöntem olduğu bildirilmiştir.
Merkezi atıksu arıtımı ile atıksu arıtma tesisinin atıklarının kentsel olarak yeniden kullanımı, gri suyun merkezi olmayan arıtma ile arıtılması konusundan daha avantajlı olmadığı görülmüştür, çünkü geri dönüştürülmüş atık suyun tüketicilere geri verilmesi malzeme ve enerji kalemlerinde yüksek maliyet oluşmuştur. Elektrik, çoğunlukla içilebilir su üretim ve arzı ile ilgili olan, çoğu kategorideki etkilerin önemli bir parametresidir. Altyapının, metalin tükenmesi insan toksisitesi ve tatlı su ve deniz ekotoksisitesi üzerinde belirgin bir etkisi olduğu bulunmuştur. Büyük model parametrelerinde duyarlılık analizi gerçekleştirilmiştir. Elektrik elde dağılımı içerisindeki yenilenebilir enerji kaynaklarında daha büyük bir pay alanına geçiş, etki kategorilerinin çoğunda belirgin bir iyileşme ile sonuçlanacağı saptanmıştır. Test edilen koşullar altında, kentsel atıksu yönetimine merkezi olmayan bir yaklaşımın, ortak merkezi sisteme göre çevreye duyarlı olduğu sonucuna varılmıştır. Bu çalışma sonucunda yeni kentsel altyapının planlandığı veya eski altyapının değiştirilmesi gereken durumlarda bu tür seçeneklerin farklı koşullar altında araştırılması önerilmektedir (Opher ve Friedler 2016).
Ioannou-Ttofa ve ark. (2016) tarafından gerçekleştirilen bu çalışma bir membran biyoreaktörün çevresel analizini içermektedir. Amaç, tüketilen kaynakların envanterini nicel olarak tanımlamak ve inşaat, işletme ve kullanım ömrünün sona erdirilmesi sırasında üretilen emisyonları tahmin etmektir. Çevresel analiz, çevresel izleri ve incelenen teknolojinin çevresel anlamda önemli noktalarını kapsamlı bir perspektifle ve
25
titiz ve objektif bir şekilde belirlemek için yaşam döngüsü değerlendirmesi metodolojisi ile yapılmıştır. Çalışmada fonksiyonel birim olarak 1 m3 kentsel atıksu seçilmiştir.
Hammadde, ekipman, ulaşım, enerji kullanımı ile hava ve su kaynaklı emisyonlar, fonksiyonel birim ile ilişkilendirilerek miktarları belirlenmiştir. Yaşam döngüsü değerlendirmesi analiz aracı olarak SimaPro 220.127.116.11 ve iki etki değerlendirme yöntemi, yani IPCC 2013 sürüm 1.00 ve ReCiPe sürüm 1.10 kullanılmıştır. Membran biyoreaktör pilot ünitesinin çevresel anlamda kritik noktalar şunlar olarak tanımlanmıştır: (i) tüm sürecin sürdürülebilirliğini etkileyen en kritik parametre olan enerji talebi ve (ii) membran ünitelerinin malzemesi. Genel olarak, membran biyoreaktör teknolojisi, kentsel atıksu arıtımı için sürdürülebilir bir çözüm olarak bulunmuş; inşaat aşaması, işletme aşamasına kıyasla en az çevresel etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, bu membran biyoreaktör sisteminin çevresel etkilerini mümkün olduğunca en aza indirgemek için elektrik elde dağılımının çeşitliliği ve membran ünitelerinin malzemesi gibi çeşitli alternatif senaryolar ve potansiyel iyileştirme alanları incelenmiştir. Enerji elde dağılımının, membran biyoreaktör pilot ünitesinin genel sürdürülebilirliğini önemli ölçüde etkileyebileceği ve inşaatın ve işletme aşamasının sistemin genel çevresel izine katkısı olduğu gösterilmiştir. Diğer bir deyişle, çevreye duyarlı bir enerji elde dağılımının kullanılmasıyla toplam sera gazı emisyonlarının % 95'e kadar azaltılması sağlanmıştır.
Ortiz ve ark. (2007) tarafından hazırlanan bu makale, atık su arıtma tesisi (13.200 nüfus eşdeğeri için tasarlanmış konvansiyonel aktif çamur sistemi) ve arıtılmış sulara suyun tekrar kullanılmasına izin verilen bazı üçüncül arıtma sistemlerinin (Ultrafiltrasyon ve dalmış ve harici Membran Biyolojik Reaktörler-MBR) küresel bir çevresel analizini içermektedir. Bu su arıtma teknolojilerinin çevresel değerlendirmesi yaşam döngüsü değerlendirmesi tekniği ile gerçekleştirilmiş olup, amaç en düşük çevre yükünü oluşturan teknolojiyi geniş bir perspektifle titiz ve nesnel bir şekilde ortaya koymaktır. Hollanda PRé Consultants tarafından geliştirilen SimaPro 5.1 yazılımı YDD analiz aracı olarak kullanılmış ve CML 2 temel 2000, Eco-Points 97 ve Eko Indıcator 99 olmak üzere üç farklı etki değerlendirme yöntemi uygulanmıştır. Sonuçlar, üçüncül arıtmanın çevresel yükleri önemli ölçüde arttırmadığını, ancak arıtılmış su için yeni kullanımlar sağladığını, dolayısıyla suyun az olduğu alanlarda suyun yeniden kullanılması tekniklerinin yoğun kullanımını haklı kılmakta olduğunu göstermektedir.
26
Friedrich ve ark. (2009) tarafından gerçekleştirilen bu çalışma, çevresel yaşam döngüsü değerlendirmesini kullanarak içilebilir su üretmek için iki farklı yöntemin çevresel yüklerini araştırmakta ve karşılaştırmaktadır. İçme suyu üretimi için ilk yöntem, Umgeni Su tarafından Wiggins Waterworks'te kullanılmaktadır ve konvansiyonel (aktif çamur) prosesleri içermektedir. İkinci yöntem bir Güney Afrika membran teknolojisine dayanmakta ve şu anda ülke çapında üç pilot fabrikada kullanılmaktadır. Yaşam döngüsü konsepti, beşikten mezara kadar tüm yaşam döngüsü aşamalarını göz önüne alarak bir ürün, süreç veya etkinlikle ilişkili çevresel etkileri anlamaya araçlarını sunmaktadır. Bu tür çalışmaları yürütmek için kullanılan resmi metodolojiler geliştirilmiş ve bu projede Uluslararası Standartlar Organizasyonu (ISO) 14040 serisi standartlar tarafından onaylanan metodolojik çerçeve kullanılmıştır. Bu proje için GABI 3 yazılımı kullanılmıştır. İki Avrupa veri tabanından elde edilen verileri içerir: APME (Avrupa'da Plastik Üreticileri Derneği) ve BUWAL (İsviçre Çevre Koruma Ajansı Wald und Landschaft, Bundesamt fuer Umwelt) ve ayrıca Stuttgart, Üniversitesi'nden süreçler hakkında bazı veriler alınmıştır.
Yaşam döngüsü değerlendirmesi, çevresel yüke en fazla katkıda bulunan sürecin, atık su arıtımında kullanılan aktif çamur prosesi olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bununla birlikte, tüm sistemi göz önünde bulundururken ve içme suyu dağıtım şebekesindeki kayıplar da dahil olmak üzere, en fazla katkıda bulunan sürecin, dağıtımın kendisi olduğu gözlenmiştir. Ayrıca bu metodolojiyi kullanarak ve içme suyu üretiminde yer alan tüm süreçleri izleyerek, içme suyunun çevresel yüküne katkısının elektrik üretiminden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Bu sonuç, araştırılan her iki yöntem için de geçerlidir ve sonuç olarak, tavsiyeler, suyun çevresel performansını artırmak için enerji verimliliğini artırmaya odaklanmaktadır (Friedrich ve ark. 2009).
Slagstad ve Brattebø (2012), Trondheim şehrinde su ve atıksu sistemi üzerinde yapılan bir yaşam döngüsü değerlendirmesinin sonuçlarını sunmaktadır. Çalışmanın amacı, kentin su ve atık su sisteminin işletilmesindeki unsurların farklı çevresel etki kategorilerinin göreli önemini ve su ve atıksu sisteminin farklı unsurlarının bu etkilere nasıl katkıda bulunduğunu açıklığa kavuşturmak için çevresel etki potansiyelini sistem genelinde incelemektir. Bu çalışmanın sonuçlarında, yeni bir karbon-nötr yerleşim
27
planlamasında kullanıldığından, iklim değişikliği etkileri özel ilgi konusu olmuştur.
Değerlendirme için Ecoinvent veri tabanına sahip YDD programı Simapro 7.3.2 sürümü (Pre' Consultants 2011) kullanılmıştır. Ecoinvent, enerji arzı, kaynak çıkarma, malzeme temini, kimyasallar, metaller, tarım, atık yönetimi hizmetleri ve taşımacılık hizmetleri hakkında yaşam döngüsü envanteri verileri bulunmaktadır. Bu veriler, binalar, boru hatları, pompalar ve su depolama aygıtları için enerji ve malzeme kullanımı verileri ve somutlaşmış enerji hesaplamaları verileri ile birleştirilmiştir. Etki değerlendirmesi için Avrupa için normalizasyon değerleri olan orta nokta etki değerlendirme yöntemi ReCiPe (orta nokta (H) v1.06, Temmuz 2011) uygulanmıştır. ReCiPe 2008, Eko göstergesi 99 ve YDD ile ilgili CML el kitabı üzerine kurulmuştur ve orta nokta ve son nokta etkileri değerlendirmeleri ile ilgili modelleme ilkeleri ve seçimleriyle uyumlu bir etki değerlendirme metodudur. Tatlısu ötrofikasyonu, Enerji ve kimyasalların tüketiminden dolayı toplam çevresel etkiye en büyük katkıyla birlikte etki kategorisi olarak bulunmuştur. Trondheim yeni bir karbon-nötr kentsel yerleşim planlamasında bu çalışmanın sonuçları, mevcut su ve atıksu sisteminin iklim değişikliğine olan etkilerinin düşük olduğunu göstermektedir ve böyle bir yeni kentsel yerleşim yerine su sektörü dışında kalan sektörlerin de sera gazı emisyon azaltımı için incelenmesi gerekmektedir.
Ribera ve ark. (2014) araştırmalarında içme suyu arıtma tesislerinde nanofiltrasyon sistemi ile filtrelenecek su yüzdesini seçmek için yaşam döngüsü değerlendirmesi ve insan sağlığı riski değerlendirmesi kullanan kombine bir metodoloji kullanmışlardır.
Burada sunulan metodolojik yaklaşım, yeni süreçlerin geleneksel uygulamalara uygulanmasını değerlendiren çevresel ve sosyal fayda kriterlerini dikkate almaktadır.
Nanofiltrasyon(NF) prosesinin dahil edilmesi, içme suyu kalitesini iyileştirmekte, insan sağlığı risk kategorisindeki etkileri azaltmakta; bununla birlikte, enerji ve malzeme talebinin bir sonucu olarak çevresel etkileri artırmaktadır. Bu çalışmanın sonuçları, çeşitli çevre kategorilerindeki etkinin artması ile ilgili içme suyu tüketiminin ve içme suyu tüketiminin bir sonucu olarak insan sağlığı riskindeki azalmanın dengelenmesine yol açmaktadır. Çevresel açıdan bakıldığında, içme suyunun % 43'ünün üretimi için NF ve önerilen ön arıtma sisteminin dahil edilmesi, çevresel etkinin iklim değişikliği gibi elektrik üretimi ile ciddi biçimde ilişkili olan etki alanı kategorisindeki konvansiyonel tesis ile karşılaştırıldığında neredeyse iki katına çıktığı anlamına gelmektedir. Öte
28
yandan, trihalometan oluşum potansiyeline bağlı kanserojenik risk, NF yüzdesi kullanımındaki artışla birlikte azalmaktadır. Sonuçlar, içme suyunun % 100'ü NF tarafından üretildiğinde kanserojen risk endeksi için bir azalma olduğunu göstermektedir.
Klaversma ve ark. (2013) hazırladığı çalışmada, Amsterdam'ın ve çevresinin su çevrim şirketi Waternet, yatırım kararlarının çevresel etkilerini değerlendirmek ve farklı alternatiflerin doğrudan ve dolaylı olarak sera gazı emisyonlarının potansiyel azalmasını belirlemek için yaşam döngüsü değerlendirmesi yöntemini kullanmıştır. Bu yaklaşım, Waternet'in sürdürülebilirliği artırmak ve doğaya zararsız hale getirmek amacıyla Waternet'in Petrokimya Atölyesi'ndeki YDD kullanımına ve bu arada karşılaşılan sorunlara iyi bir genel bakış kazandıran üç örnek çalışmayı tartışmaktadır; fosfat giderme ve atıksudan geri kazanım, karbon dioksit (CO2) ile içme suyunun pH’ını düzeltme ve içme suyu dağıtım boruları için malzeme.. Çevresel etki değerlendirmeleri, ReCiPe yöntemi ve İklim Değişikliği Küresel Isınma Potansiyeli Hükümetler Arası Panel (IPCC GWP) 100a yöntemi kullanılarak SimaPro 7'de gerçekleştirilmiştir. Malzeme ve işlem verileri için Ecoinvent 2.0 ve 2.2 veri tabanları kullanılmıştır. Açıklanan örneklerden, sadece fosfat giderme maddesinin iklim ayak izi üzerinde önemli bir etkisi olduğu sonucuna varılmıştır. Makale, YDD tekniğinin uygulamaları ve sınırlamaları üzerinde durmaktadır. En önemli kısıtlama, su tüketiminin etkileri ve atık bileşiklerin yüzey suyuna olası etkilerinin kullanılan yöntemler dahilinde değerlendirilmemesidir.
Le ve ark. (2013), Çin'deki endüstriyel parkların hızla gelişmesi, kaynak kullanımının ve kirletici emisyonların, özellikle de tatlı su kullanımının ve atık su deşarjının ortaya çıkmasına neden olmuştur. Su geri kazanımının, temiz su tasarrufu ve kirletici emisyonları azaltma potansiyeli nedeniyle, hükümetlerin dikkatini çektiği görülmektedir.
Bununla birlikte, suyun tekrar kullanımı genellikle kimyasal, malzeme ve enerji tüketen gelişmiş bir arıtım eklenmesi anlamına gelir. Suyun yeniden kullanımı, yaşam döngüsü açısından çevre için yararlı mıdır sorusunu cevaplamak için, karşılaştırmalı bir yaşam döngüsü değerlendirmesi ile farklı senaryolarda endüstriyel parklarda arıtılmış atık suyun tekrar kullanılmasının çevresel etkileri incelenmiştir. Dört senaryo değerlendirilmştir;
atık su arıtılır ve boşaltılır, atık suyun% 20 ve% 99'u endüstriyel işlem suyu olarak arıtılır ve tekrar kullanılır, arıtılmış atık su bahçecilik için kullanılır. Envanter verileri
29
çoğunlukla Jiangsu Eyaletindeki bir sanayi parkının atıksu arıtma ve yeniden kullanma sistemini yöneten bir tesisten elde edilmiştir. Çevresel etkiler, GaBi sürüm 4.3 veritabanında yer alan CML2001 yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar suyun tekrar kullanılmasının yararlı olduğunu ve yeniden kullanım oranı sistemin çevresel performansını önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir.
Beavis ve Lundie (2003)’ nin yaptığı bu çalışmada "Atıksu Endüstrisinde En İyi Uygulama YDD" projesi, Sydney Water Corporation (SWC), NSW Kara ve Su Koruma Bölümü ve NSW Bayındırlık Bakanlığı temsilcileri ile UNSW'de Atık Yönetimi ve Kirlilik Kontrolü Çerçevesi tarafından yaptırılmıştır. Atık su arıtımındaki değişikliklerin bir uygulama sonrası incelemesi için iki durum çalışması araştırılmıştır. Örnek olay 1:
SWC'deki birçok iç atık su tesisi için klor gazından hipoklorite dönüşüm ve UV dezenfeksiyonu tamamlanmıştır. Her bir seçeneğin operasyonel verilere ilişkin bir gözden geçirme, her teknolojinin bir YDD'sine dahil edilmiştir. Etkin dozaj koşulları altında, hipoklorit sistemi ile dezenfeksiyon minimum çevresel etkiye sahiptir. Örnek olay 2, anaerobikten aerobik çürütmeye dönüşüm ile ilgilidir. Aerobik çürütme, tesiste daha ileri düzeyde işlem görecek nutrientlerin salınımını en aza indirmektedir. Bununla birlikte, dönüşüm, daha fazla biyolojik kökenli katı üretimi ve daha yüksek elektrik ihtiyacı ile sonuçlanmaktadır. Bu çalışma, biyolojik kökenli katı üretim ve uygulamasının çevresel etkilerini dikkate almaktadır. Geri akış kompozisyonu, enerji gereksinimleri ve biyolojik kökenli katı kalitesi dikkate alınarak genişletilmiş sistem sınırı temelinde, anaerobik çürütme, potansiyel olarak gübre üretimini dengelemek için 9 etki kategorisinin 6'sında en iyi performansı vermiştir.
Meneses ve ark. (2010) bu çalışmada, farklı dezenfeksiyon arıtma teknolojilerini (Klorlama + UV Dezenfeksiyonu, Ozonlama ve Ozonlama + Hidrojen Peroksit) değerlendirmek ve içilebilir nitelikte su kullanımı olmayan uygulamalarda kentsel atıksuyun yeniden kullanılmasının çevresel avantajlarını ve sakıncalarını değerlendirmek için yaşam döngüsü değerlendirmesi kullanılmıştır. Bunun için, tuzu arındırılmış su kaynakları, içilebilir su ve içilebilir nitelikte su kullanımı olmayan uygulamalar için 1 m3 su üretiminin çevresel etkileri kıyaslanmıştır. Hesaplamada, Akdeniz bölgesinde yer alan bir atıksu arıtma tesisinin mevcut işletme verileri kullanılmakla birlikte, sonuçlar benzer
30
teknolojiye sahip başka bir tesise uygulanabilmektedir. Ozonlama ve ozonlama + hidrojen peroksit dezenfeksiyon arıtma teknolojilerinin benzer çevresel profilleri mevcut olduğu bilinmektedir. Ancak, asitlenme (% 100 daha yüksek) ve fotokimyasal oksidasyon (% 5'ten az) hariç olmak üzere, göstergelerin çoğu UV dezenfeksiyonundan yaklaşık % 50 daha yüksektir. Geri kazanılmış suyun içilebilir olmayan uygulamalarda kullanımı (hem tarımsal hem de kentsel kullanımlar) çevresel ve ekonomik avantajlara sahip olduğu görülmüştür. Arıtılmış atıksuyun yeniden kullanımı, özellikle tuzu giderilmiş su yerine kullanıldığı zaman faydalı olduğu ortaya konmuştur. Bu çalışmanın sonucu olarak, tatlı su kıtlığı olduğu zaman içilebilir nitelikte su kullanımı olmayan uygulamalar için geri kazanılmış su kullanımı teşvik edilmelidir.
Theregowda ve ark. (2014) bu çalışmada, ikinci kademeye kadar arıtılmış kentsel atıksuların termo-elektrik güç santrallerinin soğutma sistemlerinde yeniden kullanılabilmesi için uygulanabilecek altı üçüncü kademe arıtma alternatifini değerlendirmek ve karşılaştırmak için yaşam döngüsü etkileri değerlendirilmiştir.
Üçüncü kademe arıtma proseslerinin inşaatı ve işletimi aşamasındaki etkiler, proses-bazlı yaşam döngüsü değerlendirme (YDD) yazılımı Simapro v7.3 ve Carneige Mellon ekonomik girdi-çıktı YDD (EIO-LCA) 2002 modelindeki veri tabanları ve karakterizasyon araçları kullanılarak tahmin edilmiştir. Yaşam döngüsü maliyet analizindeki altyapı maliyet tahminleri EIO-LCA modeline girdi olarak kullanılmıştır.
Proses bazlı analiz girdileri içerisinde, üçüncü kademe sırasında ve sonrasında ilave edilen kimyasal madde dozları, kimyasal maddelerin üreticiden arıtma tesisine yaklaşık taşıma mesafesi ve arıtma esnasındaki temel ekipmanı çalıştırabilmek için enerji üretimi bulunmaktadır. Küresel ısınma potansiyeli (kg CO2 eşdeğeri), asidifikasyon (kg SO2 eşdeğeri), ötrofikasyon (kg N eşdeğeri) ve ekotoksisiteyi (kg 2,4-D eşdeğeri) kapsayan etkiler, TRACI modeli karakterizasyon faktörleri kullanılarak tahmin edilmiştir. Çevresel etki analizi, üçüncü kademe arıtma ve şartlandırma kimyasallarının ve elektrik gücü üretiminin, çevresel etkilere katkı koyan ana prosesler olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, çevresel etki bakış açısıyla, ikinci kademeye kadar arıtılmış atksuların soğutma sistemlerinde yeniden kullanılabilmesi için, üçüncü kademe arıtmanın az olduğu veya hiç olmadığı alternatiflerin kullanılması önerilmektedir.
31
Rahman ve ark. (2016) makalelerinde, ileri nutrient giderme işlemleri, alıcı su ortamının su kalitesini iyileştirirken, aynı zamanda enerji, kimyasallar ve diğer materyal kaynaklarının kullanımındaki artışlarla ilişkili dolaylı çevresel ve sağlık etkileri yaratabildiklerini belirtmişlerdir. Bu çalışma, 27 arıtma süreci konfigürasyonunu kullanarak besin giderimi (N ve P) için üç arıtma seviyesini değerlendirmiştir. Yaşam döngüsü değerlendirmesinde TRACI etki değerlendirme yöntemini kullanılarak çeşitli çevresel ve sağlık etkileri bakımından analizi gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar; ileri nutrient giderimi elde eden gelişmiş teknolojilerin, yerel ötrofikasyon potansiyelini önemli ölçüde azalttığını, bu ileri arıtmaların (özellikle çok kademeli gelişmiş süreçler ve ters ozmos) kimyasallar ve elektrik kullanımından dolayı ötrofikasyon etki kategorisinde etkileri arttırdığını ve diğer çevresel etkilere; insan ve ekotoksisite, küresel ısınma potansiyeli, ozon tüketimi ve asidifikasyon da dahil olmak üzere sağlık üzerindeki etkilere katkıda bulunduğunu göstermektedir.
32