WASOP, a qualitative methodology for waste minimization: systems thinking, HAZOP principles and nuclear waste

Purpose – The international nuclear community continues to face the challenge of managing both the legacy waste and the new wastes that emerge from ongoing energy production. The UK is in the early stages of proposing a new convention for its nuclear industry, that is: waste minimisation through closely managing the radioactive source which creates the waste. This paper proposes a new technique (called waste and source material operability study (WASOP)) to qualitatively analyse a complex, waste-producing system to minimise avoidable waste and thus increase the protection to the public and the environment. Design/methodology/approach – WASOP critically considers the systemic impact of up and downstream facilities on the minimisation of nuclear waste in a facility. Based on the principles of HAZOP, the technique structures managers' thinking on the impact of mal-operations in interlinking facilities in order to identify preventative actions to reduce the impact on waste production of those mal-operations.' Findings – WASOP was tested with a small group of experienced nuclear regulators and was found to support their qualitative examination of waste minimisation and help them to work towards developing a plan of action. Originality/value – Given the newness of this convention, the wider methodology in which WASOP sits is still in development. However, this paper communicates the latest thinking from nuclear regulators on decision-making methodology for supporting waste minimisation and is hoped to form part of future regulatory guidance. WASOP is believed to have widespread potential application to the minimisation of many other forms of waste, including that from other energy sectors and household/general waste.

A legal perspective of integrated surface mining, solid waste landfill reclamation and land conservation

In the area of international environmental law this thesis proposes the formulation of one-step planning and permitting regulation for the integrated utilisation of new surface mines as depositories for municipal solid waste. Additionally, the utilisation of abandoned and currently operated surface mines is proposed as solid waste landfills as an integral step in their reclamation. Existing laws, litigation and issues in the United Kingdom, the U.S. and Canada are discussed because of their common legal system, language and heritage. The critical shortage of approved space for disposal of solid waste has caused an urgent and growing problem for both the waste disposal industry and society. Surface mining can serve three important environmental and societal functions inuring to the health and welfare of the public: (1) providing basic minerals for goods and construction; (20 sequentially, to provide critically needed, safe burial sites for society's wastes, and (3) to conserve land by dual purpose use and to restore derelict land to beneficial surface use. Currently, the first two functions are treated environmentally, and in regulation, as two different siting problems, yet they both are earth-disturbing and excavating industries requiring surface restoration. The processes are largely duplicative and should be combined for better efficiency, less earth disturbance, conservation of land, and for fuller and better reclamation of completed surface mines returning the surfaces to greater utility than present mined land reclamation procedures. While both industries are viewed by a developed society and its communities as "bad neighbours", they remain essential and critical for mankind's existence and welfare. The study offers successful examples of the integrated process in each country. The study argues that most non-fuel surface mine openings, if not already safe, can economically, through present containment technology, be made environmentally safe for use as solid waste landfills. Simultaneously, the procedure safeguards and monitors protection of ground and surface waters from landfill contamination.

Valorisation of vietnamese rice straw waste:catalytic aqueous phase reforming of hydrolysate from steam explosion to platform chemicals

A family of tungstated zirconia solid acid catalysts were synthesised via wet impregnation and subsequent thermochemical processing for the transformation of glucose to 5-hydroxymethylfurfural (HMF). Acid strength increased with tungsten loading and calcination temperature, associated with stabilisation of tetragonal zirconia. High tungsten dispersions of between 2 and 7 W atoms·nm−2 were obtained in all cases, equating to sub-monolayer coverages. Glucose isomerisation and subsequent dehydration via fructose to HMF increased with W loading and calcination temperature up to 600 °C, indicating that glucose conversion to fructose was favoured over weak Lewis acid and/or base sites associated with the zirconia support, while fructose dehydration and HMF formation was favoured over Brönsted acidic WOx clusters. Aqueous phase reforming of steam exploded rice straw hydrolysate and condensate was explored heterogeneously for the first time over a 10 wt% WZ catalyst, resulting in excellent HMF yields as high as 15% under mild reaction conditions.

Developing actions to minimise avoidable waste and its challenge to plant safety

Purpose: Considering the UK's limited capacity for waste disposal (particularly for hazardous/radiological waste) there is growing focus on waste avoidance and minimisation to lower the volumes of waste being sent to disposal. The hazardous nature of some waste can complicate its management and reduction. To address this problem there was a need for a decision making methodology to support managers in the nuclear industry as they identify ways to reduce the production of avoidable hazardous waste. The methodology we developed is called Waste And Sourcematter Analysis (WASAN). A methodology that begins the thought process at the pre-waste creation stage (i.e. Avoid). Design/methodology/ approach: The methodology analyses the source of waste, the production of waste inside the facility, the knock on effects from up/downstream facilities on waste production, and the down-selection of waste minimisation actions/options. WASAN has been applied to case studies with licencees and this paper reports on one such case study - the management of plastic bags in Enriched Uranium Residues Recovery Plant (EURRP) at Springfields (UK) where it was used to analyse the generation of radioactive plastic bag waste. Findings: Plastic bags are used in EURRP as a strategy to contain hazard. Double bagging of materials led to the proliferation of these bags as a waste. The paper reports on the philosophy behind WASAN, the application of the methodology to this problem, the results, and views from managers in EURRP. Originality/value: This paper presents WASAN as a novel methodology for analyzing the minimization of avoidable hazardous waste. This addresses an issue that is important to many industries e.g. where legislation enforces waste minimization, where waste disposal costs encourage waste avoidance, or where plant design can reduce waste. The paper forms part of the HSE Nuclear Installations Inspectorate's desire to work towards greater openness and transparency in its work and the development in its thinking.© Crown Copyright 2011.

Prevalence of Aspergillus fumigatus complex in waste sorting and incineration plants: an occupational threat

Aspergillus fumigatus is one of the major ubiquitous saprophytic fungi and it is considered one of the fungal species with higher clinical relevance. This study aimed at characterising the prevalence of A. fumigatus complex in one waste-sorting plant and also in one incineration plant. Conventional and molecular methodologies were applied in order to detect its presence. Aspergillus fumigatus complex was the second most frequently found in the air from the waste-sorting plant (16.0%) and from the incineration plant (18.0%). Regarding surfaces, it ranked the third species most frequently found in the waste-sorting plant (13.8%) and the second in the incineration plant (22.3%). In the waste-sorting plant, it was possible to amplify by qPCR DNA from the A. fumigatus complex in all culture-positive sampling sites plus one other sampling site that was negative by culture analysis. Considering the observed fungal load, it is recommended to apply preventive and protective measures in order to avoid or minimise worker's exposure.

Development of ultra-high-performance concrete (UHPC) using waste glass materials ─ towards innovative eco-friendly concrete

Le béton conventionnel (BC) a de nombreux problèmes tels que la corrosion de l’acier d'armature et les faibles résistances des constructions en béton. Par conséquent, la plupart des structures fabriquées avec du BC exigent une maintenance fréquent. Le béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) peut être conçu pour éliminer certaines des faiblesses caractéristiques du BC. Le BFUP est défini à travers le monde comme un béton ayant des propriétés mécaniques, de ductilité et de durabilité supérieures. Le BFUP classique comprend entre 800 kg/m³ et 1000 kg/m³ de ciment, de 25 à 35% massique (%m) de fumée de silice (FS), de 0 à 40%m de poudre de quartz (PQ) et 110-140%m de sable de quartz (SQ) (les pourcentages massiques sont basés sur la masse totale en ciment des mélanges). Le BFUP contient des fibres d'acier pour améliorer sa ductilité et sa résistance aux efforts de traction. Les quantités importantes de ciment utilisées pour produire un BFUP affectent non seulement les coûts de production et la consommation de ressources naturelles comme le calcaire, l'argile, le charbon et l'énergie électrique, mais affectent également négativement les dommages sur l'environnement en raison de la production substantielle de gaz à effet de serre dont le gas carbonique (CO[indice inférieur 2]). Par ailleurs, la distribution granulométrique du ciment présente des vides microscopiques qui peuvent être remplis avec des matières plus fines telles que la FS. Par contre, une grande quantité de FS est nécessaire pour combler ces vides uniquement avec de la FS (25 à 30%m du ciment) ce qui engendre des coûts élevés puisqu’il s’agit d’une ressource limitée. Aussi, la FS diminue de manière significative l’ouvrabilité des BFUP en raison de sa surface spécifique Blaine élevée. L’utilisation du PQ et du SQ est également coûteuse et consomme des ressources naturelles importantes. D’ailleurs, les PQ et SQ sont considérés comme des obstacles pour l’utilisation des BFUP à grande échelle dans le marché du béton, car ils ne parviennent pas à satisfaire les exigences environnementales. D’ailleurs, un rapport d'Environnement Canada stipule que le quartz provoque des dommages environnementaux immédiats et à long terme en raison de son effet biologique. Le BFUP est généralement vendu sur le marché comme un produit préemballé, ce qui limite les modifications de conception par l'utilisateur. Il est normalement transporté sur de longues distances, contrairement aux composantes des BC. Ceci contribue également à la génération de gaz à effet de serre et conduit à un coût plus élevé du produit final. Par conséquent, il existe le besoin de développer d’autres matériaux disponibles localement ayant des fonctions similaires pour remplacer partiellement ou totalement la fumée de silice, le sable de quartz ou la poudre de quartz, et donc de réduire la teneur en ciment dans BFUP, tout en ayant des propriétés comparables ou meilleures. De grandes quantités de déchets verre ne peuvent pas être recyclées en raison de leur fragilité, de leur couleur, ou des coûts élevés de recyclage. La plupart des déchets de verre vont dans les sites d'enfouissement, ce qui est indésirable puisqu’il s’agit d’un matériau non biodégradable et donc moins respectueux de l'environnement. Au cours des dernières années, des études ont été réalisées afin d’utiliser des déchets de verre comme ajout cimentaire alternatif (ACA) ou comme granulats ultrafins dans le béton, en fonction de la distribution granulométrique et de la composition chimique de ceux-ci. Cette thèse présente un nouveau type de béton écologique à base de déchets de verre à ultra-hautes performances (BEVUP) développé à l'Université de Sherbrooke. Les bétons ont été conçus à l’aide de déchets verre de particules de tailles variées et de l’optimisation granulaire de la des matrices granulaires et cimentaires. Les BEVUP peuvent être conçus avec une quantité réduite de ciment (400 à 800 kg/m³), de FS (50 à 220 kg/m³), de PQ (0 à 400 kg/m³), et de SQ (0-1200 kg/m³), tout en intégrant divers produits de déchets de verre: du sable de verre (SV) (0-1200 kg/m³) ayant un diamètre moyen (d[indice inférieur 50]) de 275 µm, une grande quantité de poudre de verre (PV) (200-700 kg/m³) ayant un d50 de 11 µm, une teneur modérée de poudre de verre fine (PVF) (50-200 kg/m³) avec d[indice inférieur] 50 de 3,8 µm. Le BEVUP contient également des fibres d'acier (pour augmenter la résistance à la traction et améliorer la ductilité), du superplastifiants (10-60 kg/m³) ainsi qu’un rapport eau-liant (E/L) aussi bas que celui de BFUP. Le remplacement du ciment et des particules de FS avec des particules de verre non-absorbantes et lisse améliore la rhéologie des BEVUP. De plus, l’utilisation de la PVF en remplacement de la FS réduit la surface spécifique totale nette d’un mélange de FS et de PVF. Puisque la surface spécifique nette des particules diminue, la quantité d’eau nécessaire pour lubrifier les surfaces des particules est moindre, ce qui permet d’obtenir un affaissement supérieur pour un même E/L. Aussi, l'utilisation de déchets de verre dans le béton abaisse la chaleur cumulative d'hydratation, ce qui contribue à minimiser le retrait de fissuration potentiel. En fonction de la composition des BEVUP et de la température de cure, ce type de béton peut atteindre des résistances à la compression allant de 130 à 230 MPa, des résistances à la flexion supérieures à 20 MPa, des résistances à la traction supérieure à 10 MPa et un module d'élasticité supérieur à 40 GPa. Les performances mécaniques de BEVUP sont améliorées grâce à la réactivité du verre amorphe, à l'optimisation granulométrique et la densification des mélanges. Les produits de déchets de verre dans les BEVUP ont un comportement pouzzolanique et réagissent avec la portlandite générée par l'hydratation du ciment. Cependant, ceci n’est pas le cas avec le sable de quartz ni la poudre de quartz dans le BFUP classique, qui réagissent à la température élevée de 400 °C. L'addition des déchets de verre améliore la densification de l'interface entre les particules. Les particules de déchets de verre ont une grande rigidité, ce qui augmente le module d'élasticité du béton. Le BEVUP a également une très bonne durabilité. Sa porosité capillaire est très faible, et le matériau est extrêmement résistant à la pénétration d’ions chlorure (≈ 8 coulombs). Sa résistance à l'abrasion (indice de pertes volumiques) est inférieure à 1,3. Le BEVUP ne subit pratiquement aucune détérioration aux cycles de gel-dégel, même après 1000 cycles. Après une évaluation des BEVUP en laboratoire, une mise à l'échelle a été réalisée avec un malaxeur de béton industriel et une validation en chantier avec de la construction de deux passerelles. Les propriétés mécaniques supérieures des BEVUP a permis de concevoir les passerelles avec des sections réduites d’environ de 60% par rapport aux sections faites de BC. Le BEVUP offre plusieurs avantages économiques et environnementaux. Il réduit le coût de production et l’empreinte carbone des structures construites de béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) classique, en utilisant des matériaux disponibles localement. Il réduit les émissions de CO[indice inférieur 2] associées à la production de clinkers de ciment (50% de remplacement du ciment) et utilise efficacement les ressources naturelles. De plus, la production de BEVUP permet de réduire les quantités de déchets de verre stockés ou mis en décharge qui causent des problèmes environnementaux et pourrait permettre de sauver des millions de dollars qui pourraient être dépensés dans le traitement de ces déchets. Enfin, il offre une solution alternative aux entreprises de construction dans la production de BFUP à moindre coût.

Reduce Reuse Recycle: Food Waste Generator Study, January 2015

A report for the Iowa Waste Reduction Center and Iowa Department of Natural Resources.

Performing a Waste Sort, January 2012

A waste sort is a process of hand-sorting onsite waste in order to quantify the amount and type of solid waste generated by businesses, organizations and municipalities to determine how much waste is ultimately ending up in the landfill. Data from waste sort events assists in identifying current waste practices and the feasibility of implementing commodity specific waste reduction, recycling and education programs.

Feasibility studies on using microwave-heating techniques for recycling lead waste

Lead is present everywhere in the environment and has been defined as one of the greatest threats to the human health. In this paper, attempts have been made to study a way of recycling the lead produced from waste usage and disposed of in such a way as to avoid degrading the surrounding environment. In order to contain the waste, recycled asphalt material is mixed with the lead and then heated with microwave energy. This is an attempt to solidify and reduce the lead contaminants and use the final product as sub-base material in road pavement construction. The microwave heating of the specimens is carried out with 30%, 50%, 80% and 100% of power at 800W. The optimum power mode is used to compare with the conventional heating of asphalt with sulfur additive. The results are characterized by compact density, permeability, and subjected to toxicity test with regards to lead concentration. A mechanical test to evaluate the stability is also performed on the three methods of solidification and to prove that microwave zapping method allow to convert into an environmentally stable material for recycling without having to be deposited in a landfill site.