Life cycle assessment of two scenarios for managing the organic fraction of municipal solid waste in Isfahan-Iran

Global waste management is a pressing concern for both developed and developing countries, prompting the search for innovative solutions. Inadequate waste handling due to the rapid urbanization has escalated environmental challenges. With over 2 billion tonnes of annual municipal waste generation in the world, only a small fraction is properly managed, highlighting the necessity for novel approaches. This study tackles this urgency by investigating the integration of anaerobic digestion and composting as a sustainable waste management solution. Through a Life Cycle Assessment (LCA) within Isfahan (Iran) waste management context, this research reveals the potential benefits of this integrated approach. The study delves into the environmental impacts of two scenarios for managing the organic fraction of municipal solid waste in Isfahan: composting (current scenario) and anaerobic digestion (AD) followed by post-composting (future scenario). Utilizing the Environmental Footprint characterization method, 16 impact categories are evaluated to comprehensively assess the environmental impacts of both scenarios. The integration of AD and composting presents a synergistic solution by simultaneously generating biogas for energy and nutrient-rich compost for soil enrichment. Examining the results, composting reveals notable contributions to some impact categories, such as climate change, freshwater ecotoxicity, and eutrophication. Conversely, the anaerobic digestion and post-composting scenario exhibit improvements in addressing these environmental concerns, including reduced climate change impacts by 88% through avoided usage of electricity and reduced usage of fossil fuels and improved human toxicity non-cancer indicators by 85% and, 6% improvement in freshwater ecotoxicity. While some trade-offs exist such as a 541% rise in marine eutrophication and a 26% increase in the impact of particulate matter compared to the composting scenario, the anaerobic digestion and post-composting approach emerges as a more environmentally favorable option, aligning with Isfahan sustainability goals. In conclusion, this study sheds light on the potential of anaerobic digestion and composting as a promising waste management strategy for Isfahan. By considering these findings within the context of local policies and resources, Isfahan can embark on a greener and more sustainable waste management system, contributing to a more environmentally sound and circular future.

La gestione dei rifiuti a livello globale è una sfida fondamentale sia per i Paesi sviluppati che per quelli in via di sviluppo, che spinge alla ricerca di soluzioni innovative. La gestione inadeguata dei rifiuti dovuta alla rapida urbanizzazione ha aggravato le problematiche ambientali. Con oltre 2 miliardi di tonnellate di rifiuti urbani prodotte annualmente nel mondo, solo una piccola parte viene gestita in modo efficace, evidenziando la necessità di approcci innovativi. Questo studio affronta questo aspetto analizzando l'integrazione della digestione anaerobica e del compostaggio come soluzione più sostenibile per la gestione dei rifiuti. Attraverso una valutazione del ciclo di vita (LCA) nel contesto della gestione dei rifiuti di Isfahan (Iran), la ricerca rivela i potenziali benefici di questo approccio integrato. Lo studio analizza gli impatti ambientali di due scenari per la gestione della frazione organica dei rifiuti solidi urbani a Isfahan: il compostaggio (scenario attuale) e la digestione anaerobica (DA) seguita dal post-compostaggio (scenario futuro). Utilizzando il metodo di caratterizzazione Environmental Footprint, sono state valutate 16 categorie di impatto per analizzare in modo esaustivo le conseguenze ambientali di entrambi gli scenari. L'integrazione di DA e compostaggio presenta una soluzione sinergica, generando contemporaneamente biogas per la produzione di energia e compost ricco di nutrienti per l’arricchimento del suolo. Analizzando i risultati il compostaggio rivela notevoli contributi per alcune categorie di impatto, come il cambiamento climatico, l’ecotossicità delle acque dolci e l’eutrofizzazione. Al contrario, lo scenario della digestione anaerobica e del post-compostaggio mostra miglioramenti nell’affrontare queste preoccupazioni ambientali, tra cui la riduzione dell’impatto del cambiamento climatico dell’88% attraverso l’uso evitato di elettricità e l’uso ridotto di combustibili fossili e il miglioramento degli indicatori di tossicità umana non cancerosa dell’85% e, Miglioramento del 6% nell’ecotossicità dell’acqua dolce. Sebbene esistano alcuni compromessi, come un aumento del 541% dell’eutrofizzazione marina e un aumento del 26% dell’impatto del particolato rispetto allo scenario del compostaggio, la digestione anaerobica e l’approccio post-compostaggio emergono come un’opzione più favorevole dal punto di vista ambientale, in linea con Obiettivi di sostenibilità di Isfahan.. In conclusione, questo studio fa luce sul potenziale della digestione anaerobica e del compostaggio come promettente strategia di gestione dei rifiuti per Isfahan. Considerando questi risultati nel contesto delle politiche e delle risorse locali, Isfahan può intraprendere un percorso di gestione dei rifiuti più verde e sostenibile, contribuendo a un futuro più ecologico e circolare.