علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

برآورد پیامدهای محیط‌زیستی تجمعی سامانه‌های نمک‌زدایی برمبنای شاخص‌های ReCiPe مورد استفاده در ارزیابی چرخه حیات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشگاه تهران
2 استادیار گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشگاه تهران
3 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان
چکیده
پیامدهای محیط‌زیستی چالش اساسی توسعه سامانه‌های نمک‌زدایی است. اما رویکردهای متعارف ارزیابی اثرات محیط‌زیستی نمی‌تواند چارچوبی کمی برای ارزیابی تجمعی و مقایسه گزینه‌های بهینه ارائه نماید. در این پژوهش، یک روش محاسباتی مبتنی بر ضرائب میانی و پایانی روش ReCiPe که برای ارزیابی اثرات چرخه حیات (LCIA)1 استفاده می‌شود، معرفی می‌شود. بر این اساس، پیامدهای مستقیم و غیرمستقیم سامانه‌های نمک‌زدایی در محیط‌های انسانی و اکوسیستم‌های خشکی و دریا محاسبه شد و برای شرایط بهره‌برداری در ساحل دریا و نواحی درون‌سرزمین مورد مقایسه قرار می‎گیرد. هم‎چنین پیامدهای روش‌های اصلاحی مانند استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و سامانه‌های تخلیه صفر پساب مایع (ZLD)2 نیز در این چهارچوب مقایسه می‌شود. بدین منظور، از داده‌های در دسترس سامانه‌های غشایی (RO)3 و حرارتی (MED)4 در حال بهره‌برداری در جنوب کشور و خاورمیانه استفاده می‌شود. نتایج نشان داد روش پیشنهادی برای ارزیابی تجمعی پیامدهای محیطی‌زیستی این سامانه‌ها قابل استفاده است. هم‎چنین بیشترین اثر نامطلوب سامانه‌های نمک‌زدایی بر اکوسیستم خشکی و دریا ناشی از تخلیه مواد سمی و خطرناک شورابه‌ها است. بنابراین پیشنهاد می‌شود پایش ترکیبات سمی شورابه‌ها با دقت بیشتری انجام شده و با توجه به عملکرد سامانه‌های ZLD در کاهش 70-80% پیامدهای نامطلوب محیط‌زیستی ، استفاده از این فناوری‌ها در اولویت اقدامات اصلاحی این سامانه‌ها قرارگیرد.
کلیدواژه‌ها

جمشیدی، ش.، و قانعیان، م.، (1398)، "محاسبه ردپای کربن آب نمکزدایی شده در ایران"، هشتمین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب، مشهد، ایران.
Aleisa, E.E., Al-Mutairi, A.M., and Hamoda, M.F., (2022). "Reconciling water circularity through reverse osmosis for wastewater treatment for a hyper-arid climate: A life cycle assessment", Sustainable Water Resources Management, 8(3), 83, https://doi.org/10.1007/s40899-022-00671-8.
Alhaj, M., Tahir, F., and Al-Ghamdi, S.G., (2022), "Life-cycle environmental assessment of solar-driven Multi-Effect Desalination (MED) plant", Desalination, 524, 115451, https://doi.org/10.1016/j.desal.2021.115451.
Alinejad, K., and Ghannadi, M., (2017), "Concept of DALYs index and its calculation in estimating disease burden", Journal of Water and Wastewater Science and Engineering, 2(3), 14-20.
Aljuwaisseri, A., Aleisa, E., and Alshayji, K., (2022), "Assessing seawater desalination using Reverse Osmosis and multi-effect distillation for Kuwait using Life Cycle Assessment: Fossil fuels versus solar power", IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1026(1), 012025, https://doi.org/10.1088/1755-1315/1026/1/012025.
Bakhshayesh, M., Farahani, M., and Nia, A.B., (2021), Using Life Cycle Assessment (LCA) to evaluate environmental impact of Kangan Desalination Plant (LCA), Journal of Water and Wastewater, 31(7), 15-34, https://doi.org/10.22093/wwj.2020.214063.2973.
Baustert, P., Igos, E., Schaubroeck, T., Chion, L., Mendoza Beltran, A., Stehfest, E., van Vuuren, D., Biemans, H., and Benetto, E., (2022), "Integration of future water scarcity and electricity supply into prospective LCA: Application to the assessment of water desalination for the steel industry", Journal of Industrial Ecology, 26(4), 1182-1194, https://doi.org/10.1111/jiec.13272.
Bordbar, B., Khosravi, A., Orkomi, A.A., and Peydayesh, M., (2022), "Life Cycle Assessment of hybrid nanofiltration desalination plants in the Persian Gulf", Membranes, 12(5), 1-16, https://doi.org/10.3390/membranes12050467.
Cherif, H., and Belhadj, J., (2018), "Environmental Life Cycle Analysis of water desalination processes", In: Sustainable Desalination Handbook, Plant Selection, Design and Implementation, Elsevier Inc., 527-559, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809240-8.00015-0.
DOE, (2016), Water quality standards in Iran, Guideline, Department of Environment, I.R.Iran, 14.
Elsaid, K., Kamil, M., Sayed, E.T., Abdelkareem, M.A., Wilberforce, T., and Olabi, A., (2020), "Environmental impact of desalination technologies: A review", Science of The Total Environment, 748, 141528. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141528.
Elsaid, K., Sayed, E.T., Abdelkareem, M.A., Baroutaji, A., and Olabi, A.G., (2020), "Environmental impact of desalination processes: Mitigation and control strategies", Science of The Total Environment, 740, 140125, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140125.
Elsaid, K., Sayed, E.T., Abdelkareem, M.A., Mahmoud, M.S., Ramadan, M., and Olabi, A.G., (2020), "Environmental impact of emerging desalination technologies: A preliminary evaluation", Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(5), 104099, https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104099.
European Commission, (2010). International reference Life Cycle Data System (ILCD) handbook: Analysing of existing Environmental Impact Assessment methodologies for use in Life Cycle Assessment, Joint Research Centre - Institute for Environment and Sustainability, 115.
Frank, H., Fussmann, K.E., Rahav, E., and Bar Zeev, E., (2019), "Chronic effects of brine discharge from large-scale seawater reverse osmosis desalination facilities on benthic bacteria", Water Research, 151, 478-487, https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.12.046.
Heihsel, M., Lenzen, M., and Behrendt, F., (2020), "Desalination and sustainability: A triple bottom line study of Australia", Environmental Research Letters, 15(11), 114044, https://doi.org/10.1088/1748-9326/abbd63.
Heihsel, M., Lenzen, M., Malik, A., and Geschke, A., (2019), "The carbon footprint of desalination: An input-output analysis of seawater reverse osmosis desalination in Australia for 2005-2015", Desalination, 454(December 2018), 71-81, https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.12.008.
Huijbregts, M., Steinmann, Z.J.N., Elshout, P.M.F.M., Stam, G., Verones, F., Vieira, M.D.M., Zijp, M., and van Zelm, R., (2016), ReCiPe 2016, A harmonized life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level. Report I: Characterization, National Institute for Public Health and the Environment, 194.
Ihsanullah, I., Atieh, M.A., Sajid, M., and Nazal, M.K., (2021), "Desalination and environment: A critical analysis of impacts, mitigation strategies, and greener desalination technologies" Science of The Total Environment, 780, 146585, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146585.
ISO14040, (2006). Environmental management - Life cycle assessment, Principles and framework, 2nd Edition, International Standard Organization.
Jamshidi, S., and Naderi, A., (2023), "A quantitative approach on environment-food nexus: Integrated modeling and indices for cumulative impact assessment of farm management practices", PeerJ, 11, e14816, https://doi.org/10.7717/peerj.14816.
Jia, X., Klemeš, J.J., Varbanov, P.S., and Alwi, S.R.W., (2019), "Analyzing the energy consumption, GHG emission, and cost of seawater desalination in China", Energies, 12(3), 1-16, https://doi.org/10.3390/en12030463.
Khosravi, A., Bordbar, B., and Ahmadi Orkomi, A., (2022), Life Cycle Assessment of emerging technologies in industrial wastewater treatment and desalination, pp. 369-398, https://doi.org/10.1007/978-3-030-98202-7_15.
Kress, N., Gertner, Y., and Shoham-Frider, E., (2020), "Seawater quality at the brine discharge site from two mega size seawater reverse osmosis desalination plants in Israel (Eastern Mediterranean)", Water Research, 171, 115402, https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115402.
Lee, K., and Jepson, W., (2021), "Environmental impact of desalination: A systematic review of Life Cycle Assessment", Desalination, 509, 115066, https://doi.org/10.1016/j.desal.2021.115066.
Mannan, M., Alhaj, M., Mabrouk, A.N., and Al-Ghamdi, S.G., (2019), "Examining the life-cycle environmental impacts of desalination: A case study in the State of Qatar", Desalination, 452, 238-246, https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.11.017.
Mannan, M., Alhaj, M., Nasser, A., and Al-ghamdi, S.G., (2020), "Examining the life-cycle environmental impacts of desalination : A case study in the State of Qatar" Desalination, 452(July), 238-246, https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.11.017.   
Meron, N., Blass, V., and Thoma, G., (2020), "A national-level LCA of a water supply system in a Mediterranean semi-arid climate, Israel as a case study", International Journal of Life Cycle Assessment, 25(6), 1133-1144, https://doi.org/10.1007/s11367-020-01753-5.
Moossa, B., Trivedi, P., Saleem, H., and Zaidi, S.J., (2022), "Desalination in the GCC countries, A review", Journal of Cleaner Production, 357, 131717, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131717.
Panagopoulos, A., and Haralambous, K.-J., (2020), "Environmental impacts of desalination and brine treatment, Challenges and mitigation measures", Marine Pollution Bulletin, 161, 111773, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.111773.
Rosenbaum, R.K., Hauschild, M.Z., Boulay, A.N., Fantke, P., Laurent, A., Núñez, M., and Vieira, M., (2018), Life Cycle Impact Assessment, In: M.Z., Hauschild, R.K., Rosenbaum, and S.I., Olsen (Eds.), Life Cycle Assessment, Theory and Practice, (pp. 167-270), Springer.
Shemer, H., and Semiat, R., (2017), "Sustainable RO desalination, Energy demand and environmental impact", Desalination, 424, 10-16, https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.09.021.
Shiu, H.-Y., Lee, M., Lin, Z.-E., and Chiueh, P.-T., (2023), "Dynamic life cycle assessment for water treatment implications", Science of The Total Environment, 860, 160224, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160224.
Soliman, M.N., Guen, F.Z., Ahmed, S.A., Saleem, H., Khalil, M.J., and Zaidi, S.J., (2021), "Energy consumption and environmental impact assessment of desalination plants and brine disposal strategies" Process Safety and Environmental Protection, 147, 589-608, https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.12.038.
Syazira Nazaran, I., Abdul Ghani, L., Muhammad, Z., Saputra, J., Ali, A., and Talib Bon, A., (2021), "Social impact of small seawater desalination plant of local community: A social life cycle assessment", Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering and Operations Management Monterrey, Mexico.
Zhou, J., Chang, V.W.C., and Fane, A.G., (2014), "Life Cycle Assessment for desalination: A review on methodology feasibility and reliability", Water Research, 61, 210-223, https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.05.017.
دوره 9، شماره 1
بهار 1403
صفحه 19-31

  • تاریخ دریافت 18 آذر 1401
  • تاریخ بازنگری 04 تیر 1402
  • تاریخ پذیرش 08 تیر 1402