ANALIZA TOKOVA MATERIJALA I UPRAVLJANJE OTPADOM

Prof. dr Nemanja Stanisavljevic

25.03.20

Sadržaj prezentacije

• Materijalno društvo• Fenomeni antropogenog metabolizm

25.03.20

Društvo zasnovano na materijalima

25.03.20

25.03.20

25.03.20

Potrošnja materijala

25.03.20Bringezu & Schütz (2001)

TMR: Quantification of mining activities

11http://tabisite.com/gallery_af/morocco/krbg.shtml

Mountain of mining waste (tailings)1 t-phosphorous ore (30% P2O5)

= 7.7 t of tailings = Hidden flow

Kobayashi, H. and R. Sago (2001) Japanese Journal of Farm Work Research, 36: 141–151

TMR (Total Material Requirement)= Summation of entire hidden flow to produce something.

Prosečna stopa transformacije materijala u Holandiji i Nemačkoj t /st./god

25.03.20

Domaće okruženje

Globalno okruženje

Ekonomska obrada

Skrivenitokovi

28

Ulazi 8

Vazduh i voda

13

DomaćaEkstrakcija

DomaćiSkrivenitokovi

Dodatak zalihama 11

Izlazi 5

Vodena para 7

Domaćiobrađeniizlazi

DOI:U vazduh 12,2U vodu 0,0U zemlju:Deponija 0,8Poljoprivreda 0,7Ostalo 0,1

16

26DomaćiSkrivenitokovi

26

14

(Adriaanse et al. 1997, Matthews et al. 2000, Scharf 2012)

Phenomena in context of the anthropogenic metabolism• Use/Consumption of solid materials

Mas

s [t/

cap.

yr]

Input of solidmaterials into Use

1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040

Mean residence time

Output of solid materials from Use (wastes)

5

10

15

20

Potential ofPrevention

Eksploatacija resursa u svetu 1980 - 2005

25.03.20

Izvor: Sera 2010

25.03.20

Izvor: Sera 2010

Internacionalni tokovi recikliranog papira

25.03.20

Izvor: Veolia 2010

Uticaj na ljudsko zdravlje i životnu sredinu

25.03.20

Izvor: Scharf 2012

Materijalni ciklusi

25.03.20

Ulrich et al. 2012

Nula otpadnih produkata?

25.03.20

Ekstrakcija (Pre-) tretmanProizvodnja Upotreba Ponovna upotreba

Reciklaža

Disperzija

Resursi ili proizvoda

Ostaci ili zagađenje

(Lagervist, 2008, Scharf 2012)

Životna sredina (Vazduh, Voda, Zemljište)

Upravljanje otpadom u materijalno orijentisanim društvima

Antroposfera

Proizvodnja Upravljanje otpadomPotrošnjaZalihe u

prirodiZalihe u deponiji

Vazduh

Voda

Zemljište

Odgovarajuće

odredište

Zalihe materijala

• II PREDAVANJE

Pristup zasnovan na analizi tokova materijala

Sistem upravljanje otpadom

MSW

Otpadne vode

Otpadni gas

Čvrsti ostaci ?

MFA – Analiza tokova materijala

Zašto MFA? – Fenomenologija antropogenogmetabolizma

2325.03.2020.

U MFA-u, metabolizam sistema podrazumeva transfer,

skladištenje, i transformaciju materijala u okviru sistema, i

razmenu materijala sa životnom sredinom.

Privatna domaćinstva

Industrija RazmenaTrgovina

Upravljanje otpadom

Poljoprivreda

Atmosfera

Hidrosfera

Litosfera

Priro

dni i

ant

ropo

geni

pro

cesi

uvo

za

Priro

dni i

ant

ropo

geni

pro

cesi

izvo

za

Životna sredina

Antroposfera

Sistemske granice “regiona“

MFA i metabolizam antroposfere

25.03.20

Dr. Santorio in Padua

The balance does not close - what happens at night???

Why Urban Metabolism?

What are the problems?resource availability & scarcityenvironment: missing sinks for „off-products“no awareness for relevance of substances

Analogy: microorganisms -> hygienic problemssubstances -> environmental and

resources problems

example Typhoid Mortality in Berlin 1854-1890

Source: Hösel 1987

0

10

20

30

40

50

1854

1856

1858

1860

1862

1864

1866

1868

1870

1872

1874

1876

1878

1880

1882

1884

1886

1888

1890

intr

oduc

tion

of w

ater

supp

ly

Typh

us c

ause

for m

orta

lity

in %

o

intr

oduc

tion

of se

wer

syst

em

Fenomeni antropogenog metabolizma

• Nekontrolisan razvoj• Urbanizacija• Antropogeni tokovi premašuju prirodne tokove• Linearni tokovi materijala• Veliki porast zaliha materijala• Potrošačke emisije su veće od proizvodnih emisija• Promene u količini i sastavu otpada• Efikasnost cirkularne ekonomije

25.03.20

Nekontrolisan razvoj

25.03.20

Input: What has changed over the last 100 years?

Japan 2013Germany 1920

Poređenje transformacije materijala u praistorijskom dobu i danas (Brunner, Daxbeck & Baccini, 1994).

25.03.20

England 1840 China 2013

Input: What has changed over the last 100 years?

technologies!

ØMetabolizam: Transformisanje materijala i energije radi održavanja funkcija organizma

ØFiziološki-> Antropogeni -> Urbani metabolizam: 6 t/c.y 86 t/c.y 200 t/c.y

ØVeliko povećanje tokova i zaliha tokom poslednjih 200 godina

ØPovećanje nivoa zagađenje usled povećanje potrošnje

ØVećina materijala koja se trenutno nalazi u zalihama, postaće otpad u budućnosti.

25.03.20

Metabolizam?

Koncept aktivnost – tokovi dobara kroz domaćinstvo

25.03.20

Aktivnost Input t/(st.g)

Output, t/(st.g)Zalihe

t/stanovnikuKomunalne

otpadne vode

Otpadni gas Čvrsti ostaci

Ishranaa 5,7 0,9 4,7 0,1 <0,1

Čišćenje 60 60 0 0,02 0,1

Stanovanje 10 0 7,6 1 100 + 1

Transport 10 0 6 1,6 160 + 2

Ukupno 86 61 19 2,7 260 + 3

Porast proizvodnje materijala na globalnom nivou

25.03.20

(Bachinni i Brunner 2012)

25.03.20

Globalna proizvodnja olova

7000 5000 3000 1000 0

1*10-3

1*10-1

1*101

1*103

1*105

1*107

1*109Svetska populacija

Proizvodnja olova u svetu [t/g]

Pre 1980Izvor: Settle & Patterson

faktor 106-7

102-3

104-5

25.03.20

Ekstremno visoka transformacija materijala svetu danas!

70 Million automobila se proizvede u svetu godišnje!

25.03.20

57 Million automobila godišnje

-> 2000 Milliona tona CO2

25.03.20

Proizvodnja automobila: Primer VW

5

4

3

2

1

1946 1956 1966 1976 1986 1996

Mili

on p

roiz

vede

nih

auto

mob

ila g

odiš

nje

Source: Volkswagen AG

~ 5Faktor 500

0,01

Globalna upotreba paladijuma

Source: Barbante, C. et al., 2001

100

200

1980 1990 19951985Year

Total use

Use for car catalysts

Glo

bal r

eque

st [t

/yr]

2000

Porast potrošnje

25.03.20

80

90

100

110

12019

89

1991

1993

1995

1997

1999

130

90

100

110

120

1989

1991

1993

1995

1997

1999

60

80

120

140

100

1989

1991

1993

1995

1997

1999

pPro

izvod

ni in

deks

Proi

zvod

ni in

deks

Proi

zvod

ni in

deks

Izvor: Federal Reserve Board,2000

Proizvodnui indeks 1992 = 100

Gume Proizvodi od papira Proizvodi od plastike

Urbanizacija

Sources: McNeill 2003; UN Population Division 2002

urban population in % of total population

0

20

40

60

80

100%

1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010 2030

USAJapanWest EuropeLatin AmericaUdSSRAfricaChinaSouth AsiaWorld

50%

Antropogeni tokovi premašuju prirodne tokove

25.03.20

25.03.20

Fenomen antropogenog metabolizma: antropoogeni tokovi veći od prirodnih tokova

821

1

17

1.70.71.42

4

6

10,000

0.2

200

Okean

1,000,000,000Zemljina kora, sedimenti

Atmosfera

Litosfera Antroposfera

Prirodni Antropogeni

4

Globalno kruženje kadmijuma Cd

Brunner i Rechberger (2004)

25.03.20

Cd zagađenje - Itai-itai bolest