Assessment of polymer-based nanocomposites biodegradability

The management of solid waste is a growing concern in many countries. Municipal solid waste is a major component of the total solid waste generated by society, and the composting of municipal solid waste has gained some attention even though a composting treatment for it is not yet widespread. It may not be realistic to replace large portions of these plastics with biodegradable materials, and it may be more important to separate plastics unsuitable for the composting process at the generating spots. However, for food packaging, there is still a great deal of interest in using biodegradable plastics that are difficult to sort at the generation spots. Under these circumstances, nanocomposites of biodegradable polymers as matrix and nanoparticles, that can be degraded along with organic wastes during composting could be a solution. Therefore, this chapter aims to give an overview on the biodegradability studies of bio-nanocomposites. It will focus on different polymers, nanocomposites containing different clay types and inorganic particles exposed under different environments.

Técnicas de análise laboratorial para solos, matéria vegetal e corretivos orgãnicos

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química

Optimização do processo de recolha de resíduos: desenvolvimento de ferramentas de investigação operacional para o problema de orientação de equipas com multi-restrições

Tese de Doutoramento em Engenharia Industrial e de Sistemas.

Avaluació ambiental de la recollida de residus municipals de Sant Boi de Llobregat

La gestió dels residus municipals ha d’avançar cap a la sostenibilitat per tal de poder fer front al gran volum de residus que es generen actualment i no malmetre el medi ambient. Aquest fet motiva a l’elaboració d’aquest projecte que es centra en l’anàlisi del procés de recollida dels residus municipals. L’estudi realitza en primer lloc una avaluació ambiental de la recollida global i una avaluació ambiental específica de la recollida de la fracció Resta mitjançant el programari SIMUR (desenvolupada per l’Agència d’Ecologia Urbana de Barcelona). Amb aquesta eina de simulació de models de gestió de residus municipal es calcula el balanç de massa, el balanç energètic, el balanç d’emissions i el balanç econòmic del procés de recollida. La metodologia per al desenvolupament de la segona fase del projecte es basa en la realització de treball de camp per al disseny de taules descriptives dels circuits de recollida de la fracció Resta, que permeten comparar-los entre sí i aconseguir l’objectiu d’avaluar l’eficiència dels sistemes de recollida de càrrega lateral i posterior de la fracció. L’assoliment dels objectius permet fer-se una idea de l’estat actual de la recollida dels residus de Sant Boi, identificant-ne els punts forts i febles i plantejant propostes de millora encarades a aconseguir una futura generació i recollida de residus més respectuosa amb l’entorn.

Anàlisi i diagnosi ambiental dels refugis del PNAP

Els refugis de muntanya es troben situats en zones d’interès natural, sovint protegides, com és el cas dels deu refugis del Parc Natural de l’Alt Pirineu. En els darrers anys s’ha observat una diversificació en l’ús dels refugis de muntanya, originalment construïts per donar aixopluc als excursionistes, degut a l’augment del turisme i la popularització dels esports de neu i d’aventura. Els refugis estudiats es poden agrupar en tres tipologies diferents: refugis guardats, refugis alberg i refugis associats a pistes d’esquí, cadascuna de les quals presenta una realitat i unes problemàtiques diferents. Mitjançant una metodologia pròpia, es pretén fer una anàlisi i una diagnosi ambiental de cada cas d’estudi i de les diferents tipologies a partir dels vectors que poden generar un major impacte en l’entorn immediat dels refugis: aspectes socioeconòmics, arquitectura, paisatge i impacte visual, energia elèctrica i tèrmica, aigua potable i residual i residus sòlids. La diagnosi permet identificar els aspectes de cada refugi i tipologia que requereixen propostes de millora. Finalment es fa una proposta d’ecoetiqueta de serveis per a refugis guardats basada en el Distintiu de Garantia de Qualitat Ambiental de la Generalitat de Catalunya, ja aplicat amb èxit a altres establiments de serveis.

Estimation of the real population and its impact on the utilisation of healthcare services in Mediterranean resort regions: an ecological study.

BACKGROUND The demographic structure has a significant influence on the use of healthcare services, as does the size of the population denominators. Very few studies have been published on methods for estimating the real population such as tourist resorts. The lack of information about these problems means there is a corresponding lack of information about the behaviour of populational denominators (the floating population or tourist load) and the effect of this on the use of healthcare services. The objectives of the study were: a) To determine the Municipal Solid Waste (MSW) ratio, per person per day, among populations of known size; b) to estimate, by means of this ratio, the real population in an area where tourist numbers are very significant; and c) to determine the impact on the utilisation of hospital emergency healthcare services of the registered population, in comparison to the non-resident population, in two areas where tourist numbers are very significant. METHODS An ecological study design was employed. We analysed the Healthcare Districts of the Costa del Sol and the island of Menorca. Both are Spanish territories in the Mediterranean region. RESULTS In the two areas analysed, the correlation coefficient between the MSW ratio and admissions to hospital emergency departments exceeded 0.9, with p < 0.001. On the basis of MSW generation ratios, obtained for a control zone and also measured in neighbouring countries, we estimated the real population. For the summer months, when tourist activity is greatest and demand for emergency healthcare at hospitals is highest, this value was found to be double that of the registered population. CONCLUSION The MSW indicator, which is both ecological and indirect, can be used to estimate the real population in areas where population levels vary significantly during the year. This parameter is of interest in planning and dimensioning the provision of healthcare services.

Radionuclides and heavy metal contents in phosphogypsum samples in comparison to cerrado soils

Phosphogysum (PG) or agricultural gypsum, a solid waste from the phosphate fertilizer industry, is used as soil amendment, especially on soils in the Cerrado region, in Brazil. This material may however contain natural radionuclides and metals which can be transferred to soils, plants and water sources. This paper presents and discusses the results of physical and chemical analyses that characterized samples of PG and compares them to the results found in two typical soils of the Cerrado, a clayey and sandy one. These analyses included: solid waste classification, evaluation of organic matter content and of P, K, Ca, Mg, and Al concentrations and of the mineralogical composition. Natural radionuclides and metal concentrations in PG and soil samples were also measured. Phosphogypsum was classified as Class II A - Not Dangerous, Not Inert, Not Corrosive and Not Reactive. The organic matter content in the soil samples was low and potential acidity high. In the mean, the specific 226Ra activity in the phosphogypsum samples (252 Bq kg-1) was below the maximum level recommended by USEPA, which is 370 Bq kg-1 for agricultural use. In addition, this study verified that natural radionuclides and metals concentrations in PG were lower than in the clayey Oxisol of Sete Lagoas, Minas Gerais, Brazil. These results indicated that the application of phosphogypsum as soil amendment in agriculture would not cause a significant impact on the environment.

Hydraulic conductivity and soil-sewage sludge interactions

One of the main problems faced by humanity is pollution caused by residues resulting from the production and use of goods, e.g, sewage sludge. Among the various alternatives for its disposal, the agricultural use seems promising. The purpose of this study was to evaluate the hydraulic conductivity and interaction of soil with sandy-silty texture, classified as Spodosols, from the Experimental Station Itapirema - IPA, in Goiana, state of Pernambuco, in mixtures with sewage sludge from the Mangueira Sewage Treatment Station, in the city of Recife, Pernambuco at rates of 25, 50 and 75 Mg ha-1. Tests were conducted to let water percolate the natural saturated soil and soil-sludge mixtures to characterize their physical, chemical, and microstructural properties as well as hydraulic conductivity. Statistical data analysis showed that the presence of sewage sludge in soils leads to an increase of the < 0.005 mm fraction, reduction in real specific weight and variation in optimum moisture content from 11.60 to 12.90 % and apparent specific dry weight from 17.10 and 17.50 kN m-3. In the sludge-soil mixture, the quartz grains were covered by sludge and filling of the empty soil macropores between grains. There were changes in the chemical characteristics of soil and effluent due to sewage sludge addition and a small decrease in hydraulic conductivity. The results indicate the possibility that soil acidity influenced the concentrations of the elements found in the leachate, showing higher levels at higher sludge doses. It can be concluded that the leaching degree of potentially toxic elements from the sewage sludge treatments does not harm the environment.

Comparison of the methane oxidation rate in four media

Landfill gas emissions are one of the main sources of anthropogenic methane (CH4), a major greenhouse gas. In this paper, an economically attractive alternative to minimize greenhouse gas emissions from municipal solid waste landfills was sought. This alternative consists in special biofilters as landfill covers with oxidative capacity in the presence of CH4. To improve the quality/cost ratio of the project, compost was chosen as one of the cover substrates and soil (Typic red yellow-silt-clay Podzolic) as the other. The performance of four substrates was studied in laboratory experiments: municipal solid waste (MSW) compost, soil, and two soil-compost at different proportions. This study aimed to evaluate the suitability and environmental compatibility as a means of CH4 oxidation in biofilters. Four biofilters were constructed in 60 cm PVC tubes with an internal diameter of 10 cm. Each filter contained 2.3 L of oxidizing substrate at the beginning of the experiment. The gas used was a mixture of CH4 and air introduced at the bottom of each biofilter, at a flow of 150 mL min-1, by a flow meter. One hundred days after the beginning of the experiment, the best biofilter was the MSW compost with an oxidation rate of 990 g m-3 day-1 , corresponding to an efficiency of 44 %. It can be concluded that the four substrates studied have satisfactory oxidative capacity, and the substrates can be used advantageously as cover substrate of MSW landfills.

Avaluació de l'aptitud de bioestabilitzats com a esmena orgànica per a la rehabilitació de sòls

L’objectiu d’aquest estudi ha estat avaluar l’efecte que té sobre algunes propietats fisicoquímiques del sòl i el creixement de plantes, l’adició del producte compostat obtingut a partir de la fracció orgànica dels residus sòlids urbans de recollida no selectiva, material anomenat bioestabilitzat. S’ha dut a terme un bioassaig amb blat (Triticum aestivum), utilitzant bioestabilitzat procedent de dues plantes de tractament mecànic i biològic, Vacarisses i Mataró, que s’ha aplicat a diferents dosis en un sòl de baixa qualitat. S’ha observat una relació positiva entre el creixement del blat i la dosis de bioestabilitzat aplicada. Pel que fa a la germinació, ha estat lleugerament estimulada per les dosis intermèdies de bioestabilitzat assajades. En quant a les propietats fisicoquímiques del sòl, s’ha observat un increment de la salinitat en funció de la dosis de bioestabilitzat aplicada, que en les més elevades podria ser problemàtica. També, el contingut de matèria orgànica ha augmentat de manera proporcional a la dosis, cosa que ha millorat les propietats físiques del sòl. Per altra banda, s’han trobat continguts d’impropis (vidre, plàstic ...) i concentracions d’alguns metalls pesants bastant elevades, així com una considerable variabilitat entre les partides de bioestabilitzat. Finalment, es conclou que abans de permetre l’aplicació de bioestabilitzat per a la rehabilitació de sòls degradats, cal aprofundir més en l’estudi d’aquest material.

Aggregate material formulated with MSWI bottom ash and APC fly ash for use as secondary building material

The main goal of this paper is to obtain a granular material formulated with Municipal Solid Waste Incinerarion (MSWI) bottom ash (BA) and air pollution control (APC) ash to be used as secondary building material. Previously, an optimum concrete mixture using both MSWI residues as aggregates was formulated. A compromise between the environmental behaviour and the economy of the process was considered. Unconfined compressive strength and abrasion resistance values were measured in order to evaluate the mechanical properties. From these results, the granular mixture was not suited for certain applications owing to the high BA/APC content and low cement percentages used to reduce the costs of the final product. Nevertheless, the leaching test performed showed that the concentrations of all heavy metals were below the limits established by the current Catalan legislation for their reutilization. Therefore, the material studied might be mainly used in embankments, where high mechanical properties are not needed and environmental safety is assured.

Letter health consultation : Doty Landfill site, Camanche, Iowa EPA Facility ID: IAD980497556 (2008)

The Doty Landfill encompasses 13 acres of land and is located in the southeastern quarter of Section 29, Township 81 North, Range 6 East, Clinton County, Iowa. The site was used as a landfill for municipal solid waste from 1970 to 1975. In addition, local residents have expressed concern that other chemical-or pesticide waste had been disposed at the site. Previous site investigations had been completed in 1992 and in 2005. In October 2007 water samples from private wells located in the vicinity of the Doty Landfill site were collected and analyzed for dissolved metals. Two of the water samples obtained from drinking water wells contained dissolved arsenic above the US EPA Maximum Contaminant Level (MCL) for arsenic of 10 μg/L (micrograms per liter) or 10 ppb (parts per billion). The water samples in question contained dissolved arsenic at concentrations of 19.3 and 14.9 μg/L or 19.3 and 14.9 ppb.

Combustibility of Paper Mill Rejects

Tämän työn tarkoituksena oli selvittää mekaanisen massan valmistuksen käsittävän paperitehtaan rejektija jätevirtojen poltettavuutta, jos paperitehtaan vesikiertojen sulkemisastetta lisätään. Jotta prosessin tilannetta sulkemisen jälkeen saatiin arvioitua, Anjalan paperitehtaan nykypäivän PK3:n prosessia tutkittiin kuorimolta jätevesilaitokselle. Kirjallisuusosassa käsiteltiin rejekti- ja jätevirtojen alkuperää mekaanista massaa käyttävässä paperitehtaassa. Myös tämän päivän jätevedenkäsittelyprosessit sekä sulkemisessa mahdolliset prosessiveden puhdistustekniikat esiteltiin lyhyesti. Lisäksikäytiin läpi nykypäivänä metsäteollisuudessa käytössä olevat polttotekniikat sekä polttoaineiden karakterisointi kattilan käytettävyyden ja päästöjen kannalta. Anjalan PK3:lla käytetään sekä peroksidi- että ditioniittivalkaistua tai pelkästään ditioniittivalkaistua hioketta riippuen tuotannossa olevasta lajista. PK3-prosessissa syntyneet jätevesi-, liete- ja muut jätevirrat selvitettiin molemmissa valkaisuolosuhteissa. Prosessin eniten liuennutta orgaanista ainesta sisältävät jätevesijakeet, 3-hiomon kuumankierron ja kirkassuodoksen ulosajot sekä kuoripuristimen suodos, valittiin puhdistettaviksi virroiksi prosessin sulkemista arvioitaessa. Kun peroksidivalkaisua käytettiin 3-hiomolla, TOC-kuorma jokeen oli 30 % suurempi kuin pelkällä ditioniittivalkaisulla. Jos prosessin sulkemisastetta lisättäisiin, TOC-kuorma olisi 30 %pienempi kuin tänäpäivänä peroksidivalkaisua käytettäessä (80 % puhdistustehokkuudella). Prosessin sulkemisastetta lisättäessä biolietettä muodostuisi n. 30 % vähemmän verrattuna nykytilanteeseen, sillä mikrobien ravintona käyttämää orgaanista ainesta päätyisi vähemmän jäteveteen. 3-hiomon peroksidivalkaisun vaikutus kattilan käytettävyyteen ja päästöihin oli pieni, sillä biolietteen osuus polttoaineen syötöstä oli vain 4 %. Vain osa biolietteestä muodostui 3-hiomolta peräisin olevaa orgaanista ainesta poistettaessa. Jos nykyisen pääpolttoaineen, PDF:n,osuuden jättää huomioimatta, SO2- ja NOx-päästöt sekä leijupedin sintrautuvuus ovat hiukan suuremmat käytettäessä peroksidivalkaisua 3-hiomolla kuin pelkästään ditioniittivalkaisulla. Jos kuoripuristimen ja hiomon suodosten puhdistuksen konsentraatit johdetaan poltettaviksi BFB-tyyppiseen kattilaan, leijupedin sintrautuminen tulisi olemaan suurin ongelma. Myös raskasmetalli-, SO2- ja NOx-päästöt lisääntyisivät merkittävästi verrattuna nykyiseen tilanteeseen. Sen sijaan kattilan korroosioriski tuskin lisääntyisi. Lisäksi konsentraattien kosteuspitoisuus olisi korkea, mikä tekisi poltosta kannattamatonta veden haihdutuksen vaatiessa paljon energiaa. Yksityiskohtaisempaa tutkimusta tarvitaan vielä prosessin sulkemisen vaikutuksista päästöihin ja kattilan käytettävyyteen. Myös muita konsentraattien hävittämismahdollisuuksia tulisi tutkia lisää.

Jätteenpolton tuhkien käsittelytekniikoiden ympäristövaikutukset

Jätteenpoltossa syntyvät tuhkat sisältävät paljon haitta-aineita, joiden vuoksi niitä ei yleensä voida suoraan sijoittaa kaatopaikoille. Käsittelyllä pyritään parantamaan tuhkien ominaisuuksia ja vähentämään haitta-aineiden liukoisuutta. Samalla kuitenkin käsittely kuluttaa raaka-aineita ja energiaa sekä aiheuttaa päästöjä. Tuhkien käsittelyn kokonaishyötyjä ja -haittoja ympäristön kannalta arvioitaessa tulisikin ottaa huomioon sekä käsiteltävän tuhkan parantuneet ominaisuudet että käsittelystä aiheutuneet ympäristökuormitukset. Tämän diplomityön tavoitteena oliselvittää jätteenpolton tuhkien käsittelystä aiheutuvia ympäristövaikutuksia tarkastelemalla esimerkinomaisesti neljää erilaista käsittelytekniikkaa (pesua, sementtikiinteytystä, Ferrox-prosessia ja vitrifiointia) sekä kahta muuta loppusijoitusvaihtoehtoa (mahdollisuutta sijoittaa tuhkat kaatopaikalle ilman käsittelyä ja kuljettamista Norjassa sijaitsevalle käsittely- ja loppusijoituslaitokselle). Tarkastelussa keskityttiin jätteenpolton ongelmallisimpiin tuhkajakeisiin, lentotuhkaan ja savukaasujen puhdistusjätteisiin eli APC-jätteisiin. Tavoitteena oli selvittää käsittelyvaihtoehdoista syntyvät ympäristökuormitukset ns. koko niiden elinkaaren ajalta, eli huomioiden käsittelyyn tarvittavien lisäaineiden valmistuksesta, itse käsittelyprosessista sekä loppusijoituksesta aiheutuvat kuormitukset. Tarkastelun perusteella eri käsittelyvaihtoehdot aiheuttavat hyvin erilaisia ja erisuuruisia ympäristökuormituksia. Lisäksi käsitellyn materiaalin ominaisuudet vaihtelevat huomattavasti käsittelytavasta riippuen. Tarkastelluista käsittelyvaihtoehdoista suurimmat ympäristökuormitukset ilmapäästöjen osalta aiheutuivat tyypillisesti joko käsittelyyn tarvittavien raaka-aineiden valmistuksesta tai itse käsittelyprosessin energiankulutuksesta. Loppusijoituksesta sen sijaan aiheutui ympäristöhaittoja kaatopaikkarakenteiden muodostamisesta sekä maaperään vapautuvista haitta-aineista, joiden määrä riippuu tuhkan käsittelyn tehokkuudesta.

Teollisuuden jätteet ja niiden hyötykäyttö Kouvolan seudulla

Vuonna 2000 Suomessa syntyi jätteitä ja niihin rinnastettavia sivutuotteita yhteensä noin 127miljoonaa tonnia. Tästä määrästä lähes 17 miljoonaa tonnia oli peräisin teollisuudesta. Kouvolan seudun teollisuus tuottaa vuosittain jätettä noin 650 000 tonnia, josta suurimman osan muodostaa metsäteollisuus. Suurin osa teollisuuden jätteestä Kouvolan seudulla on kuitenkin helposti hyödynnettävää puujätettä. Hyötykäytön kannalta hankalia jätejakeita ovat etenkin paperiteollisuuden suuret jätevirrat, kuten kattilatuhkat. Kouvolan seudun teollisuusyrityksille suunnatuissa haastatteluissa selvisi, että jätteiden hyödyntäminen ja siihen suunnattavat resurssit vaihtelevat varsin paljon yrityksittäin ja toimialoittain. Parhaiten jätteitä pystytään hyödyntämään suurimmissa yrityksissä. Tyypillisiä syitä jätteiden hyödyntämättä jäämiselle ovat mm. kiinnostuksen, tiedon ja jätteelle sopivan hyötykäyttökohteen puuttuminen. Jos teollisuuden jätteiden hyötykäyttöä halutaan Kouvolan seudulla lisätä, tulee huomiota kiinnittää erityisesti alueella syntyviinsuuriin hyödyntämättä jääviin jätevirtoihin, mutta myös pk-yritysten tilanteeseen. Osassa pk-yrityksiä kaikki jäte toimitetaan edelleen kaatopaikoille. Jätealan lainsäädännössä annetaan tavoitteita jätteen hyötykäytön lisäämiseksi. Tavoitteiden saavuttamiseksi Suomessa tarvitaan runsaasti lisää jätteenkäsittelykapasiteettia. Jätevirtojen ympärille tuleekin tulevaisuudessa kehittymään uutta jätealan liiketoimintaa. Kouvolan seudulla jätealan toimintaa on muodostunut erityisesti Anjalankosken Ekoparkin alueelle. Alueelle voisi tulevaisuudessa kehittääesimerkiksi metsäteollisuuden sivutuotteiden ympärille rakentuvan osaamiskeskuksen. Liiketoimintamahdollisuuksia on myös esimerkiksi rakennusjätteen ja lasin kierrätyksessä sekä jätteen biologisessa käsittelyssä.