Kontekst badania
Rosnące globalne kryzysy, takie jak zmiany klimatyczne, pandemia COVID-19 i konflikty geopolityczne, zwiększyły znaczenie zrównoważonego rozwoju oraz uwzględnienia czynników środowiskowych, społecznych i zarządczych (ESG). W obliczu gwałtownego wzrostu ilości odpadów medycznych pojawia się pilna potrzeba wdrożenia skutecznych strategii ich zarządzania oraz waloryzacji. Tradycyjne metody utylizacji, takie jak spalanie, autoklawowanie i składowanie, prowadzą do powstawania wtórnych zanieczyszczeń i nie pozwalają na pełne wykorzystanie potencjału odpadów jako źródła cennych zasobów.
Cele i hipotezy
Głównym celem badania było opracowanie innowacyjnych ram wskaźników ESG do oceny alternatyw unieszkodliwiania odpadów medycznych. Hipotezą było, że zintegrowany model oparty na wskaźnikach ESG może skutecznie ocenić wydajność, efektywność i zrównoważoność różnych procesów, uwzględniając aspekty środowiskowe, społeczne i zarządcze. Model ten miał także na celu identyfikację najefektywniejszych technologii przetwarzania odpadów medycznych w kontekście globalnych celów zrównoważonego rozwoju.
Metody badawcze
Badanie wykorzystało zintegrowany model wielokryterialnego podejmowania decyzji (MCDM) w zdekomponowanym środowisku rozmytym. Zastosowano techniki Weighted Influence Nonlinear Gauge System (WINGS) oraz Combinative Distance-based Assessment (CODAS). Analizie poddano pięć technologii waloryzacji odpadów medycznych: Spalanie w piecu obrotowym z odzyskiem ciepła i oczyszczaniem gazów spalinowych. Piroliza z odzyskiem ciepła i oczyszczaniem gazów spalinowych. Zgazowanie parowe z cyklem ogniw paliwowych i wychwytem CO₂. Plazmowe zgazowanie z odzyskiem ciepła i adsorpcją ciśnieniową. Plazmowe zgazowanie z syntezą metanolu. Dane uzyskano za pomocą analizy kryteriów ESG obejmujących 16 wskaźników w trzech kategoriach: środowiskowej, społecznej i zarządczej.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Kryteria środowiskowe, społeczne i zarządcze (ESG): Badanie uwzględniło 16 wskaźników ESG w trzech głównych kategoriach: środowiskowej, społecznej i zarządczej, przypisując im określone wagi, które miały wpływ na ocenę technologii waloryzacji odpadów medycznych. Kryteria środowiskowe: emisje gazów cieplarnianych: 0,05983, emisje kwasowe: 0,07835, efektywność energetyczna: 0,06280, efektywność egzergetyczna: 0,06209, wykorzystanie odnawialnych źródeł energii: 0,07872, minimalizacja odpadów: 0,06111. Kryteria społeczne: wkład pracy: 0,07396, bezpieczeństwo i zdrowie: 0,06476, zakłócenia dla społeczności: 0,06621, przystępność cenowa:0,07151, możliwość śledzenia łańcucha dostaw: 0,08518. Kryteria zarządcze: zgodność z przepisami: 0,04729, spójność ze strategiami rządowymi: 0,04004, monitorowanie ryzyka: 0,08767, przejrzystość i odpowiedzialność: 0,07862, długoterminowa trwałość: 0,04781.
Ocena technologii waloryzacji odpadów medycznych: Pięć technologii waloryzacji zostało poddanych szczegółowej analizie. Spalanie w piecu obrotowym z odzyskiem ciepła i oczyszczaniem gazów spalinowych: skuteczność redukcji objętości odpadów: 90%, wydajność odzysku energii: 20%, emisje CO₂: 1 213 kg CO₂/t odpadów. Piroliza z odzyskiem ciepła i oczyszczaniem gazów spalinowych: produkcja biowęgla: 63%, produkcja bio-oleju: 40%, produkcja biogazu: 7%, emisje CO₂: 455 kg CO₂/t odpadów. Zgazowanie parowe z cyklem ogniw paliwowych i wychwytem CO₂: wydajność przekształcania odpadów w energię elektryczną: 60%, redukcja CO₂ w gazie konwertowanym: 0,1%. Plazmowe zgazowanie z odzyskiem ciepła i adsorpcją ciśnieniową: Produkcja wysokiej jakości wodoru: 80%. Emisje CO₂: 490 kg CO₂/t odpadów. Plazmowe zgazowanie z syntezą metanolu: produkcja wodoru i metanolu w procesie chemicznym: >85% wydajności, emisje CO₂: 99 kg CO₂/t odpadów.
Krytyczne czynniki wpływu: Osiem kryteriów zostało uznanych za kryteria przyczynowe, które bezpośrednio wpływają na wydajność procesów waloryzacji. Poprawa wydajności tych kryteriów może znacząco poprawić efektywność procesów waloryzacyjnych. W analizie porównawczej spalanie w piecu obrotowym z odzyskiem ciepła i oczyszczaniem gazów spalinowych okazało się najskuteczniejszym rozwiązaniem pod względem kryteriów ESG.
Analiza wrażliwości i ocena metodologiczna: Przeprowadzono analizę wrażliwości, aby potwierdzić solidność wyników. Wyniki zostały porównane z innymi modelami DFS (np. DFS-COPRAS, DFS-EDAS), gdzie stwierdzono wysoką korelację pomiędzy wynikami, co potwierdza dokładność i wiarygodność analizy.
Emisje gazów cieplarnianych dla różnych technologii (kg CO₂/t odpadów): Spalanie w piecu obrotowym: 1 213 kg CO₂/t. Piroliza: 455 kg CO₂/t. Zgazowanie parowe: 99 kg CO₂/t. Plazmowe zgazowanie z odzyskiem ciepła: 490 kg CO₂/t.
Efektywność odzysku zasobów: Piroliza: 40% bio-oleju, 7% biogazu, 63% biocharu. Zgazowanie parowe: 60% konwersji na energię elektryczną. Plazmowe zgazowanie: 80% wydajność produkcji wodoru. Spalanie z odzyskiem ciepła: 20% wydajność odzysku energii
Wnioski
Badanie wykazało, że wdrożenie ram ESG w ocenie technologii waloryzacji odpadów medycznych jest skutecznym podejściem do identyfikacji najbardziej zrównoważonych opcji. Spalanie w piecu obrotowym z odzyskiem ciepła i oczyszczaniem gazów spalinowych okazało się optymalnym rozwiązaniem. Wdrożenie tego modelu pozwoli na znaczącą redukcję emisji gazów cieplarnianych, zwiększenie efektywności energetycznej oraz poprawę wskaźników społecznych i zarządczych.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie napotkało ograniczenia związane z dostępnością danych oraz heterogenicznością technologii stosowanych w różnych regionach. Dodatkowo, pewne aspekty społeczne i zarządcze mogły zostać niedostatecznie uwzględnione ze względu na brak ujednoliconych standardów raportowania.
Artykuł opublikowany w Journal of Environmental Management.