Η διαχείριση των Αστικών Στερεών Αποβλήτων (ΑΣΑ) αποτελεί σε διεθνές επίπεδο ένα από τα ιδιαίτερα σημαντικά προβλήματα, το οποίο έχει άμεση συσχέτιση με την αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού, την αστικοποίηση των σύγχρονων κοινωνιών και τη γενικότερη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου. Καθώς η σύσταση των ΑΣΑ ποικίλει ανάλογα με το επίπεδο οικονομικής ανάπτυξης και διαβίωσης, αντίστοιχα ποικίλει και αντίστοιχα προσαρμόζεται η μεθοδολογία διαχείρισης/αντιμετώπισης που επιλέγεται σε επίπεδο κεντρικής διακυβέρνησης της κάθε χώρας χωριστά.

Εστιάζοντας στο ισχύον θεσμικό πλαίσιο της Ευρωπαϊκής Ένωσης, σύμφωνα με το οποίο καθορίζεται και η πολιτική διαχείρισης των ΑΣΑ στην Ελλάδα, ο κεντρικός άξονας που καθορίζει την απορριμματική πολιτική στηρίζεται, σε σημαντικό βαθμό, στη βιώσιμη ανάπτυξη και στη διατήρηση της αειφορίας. Στα πλαίσια αυτής της φιλοσοφίας, εργαλεία όπως η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ) αποτελούν μια εκ των πλέον αναγνωρισμένων, επιστημονικά και ορθά τεκμηριωμένων, σύμφωνα με αναγνωρισμένα πρότυπα, μεθόδων αξιολόγησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που προκύπτουν στη διάρκεια του κύκλου ζωής ενός προϊόντος ή μιας υπηρεσίας.

Στο γενικότερο αυτό πλαίσιο, η παρούσα Μεταπτυχιακή εργασία παραθέτει πληροφορίες σχετικά με τα ΑΣΑ, αναφέροντας παράλληλα το ισχύον νομοθετικό πλαίσιο που διέπει τη διαχείριση αυτών στην Ευρωπαϊκή Ένωση και στην Ελλάδα.  Επιπλέον, παρουσιάζονται τα βασικά στάδια λειτουργίας μίας Μονάδας Επεξεργασίας Απορριμμάτων (ΜΕΑ), καθώς και οι κύριες αρχές της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ) και της ορθής εφαρμογής της.

Στο κύριο μέρος της εργασίας παρουσιάζεται η αναλυτική εφαρμογή της ΑΚΖ βάσει των ISO 14040/44 προτύπων μέσω μελέτης περίπτωσης στη Μονάδα Επεξεργασίας Απορριμμάτων Αλεξανδρούπολης, στην περιοχή της Θράκης. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας εξετάζονται τρία διαφορετικά σενάρια με στόχο τη βελτιστοποίηση της περιβαλλοντικής και ενεργειακής απόδοσης της μονάδας, καθώς και τη βιώσιμη διαχείριση των ΑΣΑ της περιοχής μελέτης. Η κατάρτιση των επιμέρους αναλυτικών καταλόγων δεδομένων (LCI) βασίστηκε σε πρωτογενείς και δευτερογενείς πηγές δεδομένων ανά εξεταζόμενο σενάριο. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε η Εκτίμηση Επιπτώσεων Κύκλου Ζωής (LCIA) σε όρια συστήματος τύπου gate-to-grave, μέσω εφαρμογής του λογισμικού ανοικτού κώδικα OpenLCA. Για την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων επιλέχθηκαν οκτώ κατηγορίες επιπτώσεων ενδιάμεσου σημείου (midpoint impact categories), καθώς και η κατηγορία της αθροιστικής ζήτησης ενέργειας ως δείκτης ενεργειακών ροών. Η λειτουργική μονάδα που επιλέχθηκε για την παρούσα μελέτη αντιστοιχεί στην ετήσια ποσότητα εισερχόμενων ΑΣΑ που διαχειρίζεται η ΜΕΑ Αλεξανδρούπολης, η οποία ανέρχεται σε 89.699 t για το έτος αναφοράς (2024).

Στο πλαίσιο αυτό, τα βασικά σενάρια που εξετάζονται στην παρούσα εργασία είναι τα ακόλουθα: α) Το Σενάριο Α «δυσμενές σενάριο» αφορά την απευθείας διάθεση των ΑΣΑ στον Χώρο Υγειονομικής Ταφής (ΧΥΤ) Αλεξανδρούπολης χωρίς προγενέστερη επεξεργασία, β) Το Σενάριο Β στο οποίο εξετάζεται η υφιστάμενη λειτουργία της ΜΕΑ Αλεξανδρούπολης, όπου τα εισερχόμενα ΑΣΑ υποβάλλονται αρχικά σε μηχανική επεξεργασία για την ανάκτηση ανακυκλώσιμων υλικών, ενώ στη συνέχεια, πραγματοποιείται βιολογική επεξεργασία του οργανικού κλάσματος για την παραγωγή βιοαερίου, το οποίο αξιοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας, και τέλος γ) Το Σενάριο Γ που αφορά την αναβάθμιση του υφιστάμενου συστήματος μέσω παραγωγής δευτερογενούς καυσίμου από τα παραγόμενα κλάσματα, με χρήση συστήματος ξήρανσης. Παράλληλα, προβλέπεται μείωση των υπολειμμάτων προς τελική διάθεση, με στόχο τη συμμόρφωση με τους στόχους του Εθνικού Σχεδίου Διαχείρισης Αποβλήτων (ΕΣΔΑ). Επιπλέον, το σενάριο αυτό περιλαμβάνει την εγκατάσταση φωτοβολταϊκού συστήματος με στόχο τον περιορισμό της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο μέσω αξιοποίησης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την εφαρμογή της ΑΚΖ στα υπό μελέτη σενάρια διαχείρισης των ΑΣΑ, το Σενάριο Γ, το οποίο περιλαμβάνει προσθήκη σταδίου ξήρανσης/παραγωγής δευτερογενούς στερεού καυσίμου (SRF) και εγκατάσταση φωτοβολταϊκού συστήματος, παρουσιάζει τη βέλτιστη περιβαλλοντική επίδοση. Συγκεκριμένα, επιτυγχάνει σημαντική μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, με τα ποσοστά μείωσης να κυμαίνονται από 57% για τον δείκτη Δυναμικό Εξάντλησης Αβιοτικών Πόρων (Abiotic Depletion Potential-ADP) έως και 89% για τον δείκτη Δυναμικό Υπερθέρμανσης του Πλανήτη (100 έτη) (Global Warming Potential (100 years)-GWP100), σε σύγκριση με το δυσμενέστερο εξεταζόμενο σενάριο Α. Η υφιστάμενη λειτουργία της ΜΕΑ Αλεξανδρούπολης (Σενάριο Β) εμφανίζει επίσης σημαντικά χαμηλότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις σε σχέση με το σενάριο απευθείας ταφής των ΑΣΑ χωρίς προηγούμενη επεξεργασία, με τις μειώσεις των περιβαλλοντικών δεικτών να κυμαίνονται από 22% για τον δείκτη ADP έως και 64% για τον δείκτη GWP100.

Η παρούσα εργασία αναδεικνύει ότι η ΑΚΖ αποτελεί ένα αποτελεσματικό εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων για τη διαχείριση των ΑΣΑ, επιτρέποντας την περιβαλλοντική αξιολόγηση εναλλακτικών σεναρίων και τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας των Μονάδων Επεξεργασίας Απορριμμάτων σε πιο βιώσιμα συστήματα που αποφέρουν βελτιωμένη περιβαλλοντική και ενεργειακή απόδοση και πιο αποτελεσματική αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων.

At an international level, the management of Municipal Solid Waste (MSW) represents a major contemporary challenge, intrinsically linked to global population growth, urban expansion, and improved living standards. Given that the composition of MSW fluctuates according to socioeconomic development, the corresponding management methodologies are tailored and implemented via central governance frameworks on a country-by-country basis.

With special focus on the prevailing institutional framework of the European Union, which also dictates MSW management policy in Greece, the core pillar of waste policy is substantially predicated on sustainable development and the preservation of sustainability. Within this conceptual framework, tools such as Life Cycle Assessment (LCA) constitute one of the most widely recognized, scientifically validated, and standardized methodologies for the evaluation of environmental impacts throughout the life cycle of a product or service.

Within this broader context, the present MSc Thesis outlines comprehensive information regarding MSW, while concurrently delineating the prevailing legislative framework that governs its management in both the European Union and Greece. Furthermore, the fundamental operational stages of a Waste Treatment Plant (WTP) are presented, alongside the core principles and proper implementation of LCA.

The main body of the MSc Thesis presents the detailed application of LCA in accordance with the ISO 14040/44 standards, through a case study conducted at the Alexandroupolis WTP in the region of Thrace (NE Greece). Within the scope of this research, three distinct scenarios are evaluated with the objective of improving the environmental and energy performance of the plant, as well as achieving sustainable management of MSW within the study area. The compilation of the respective Life Cycle Inventory (LCI) datasets was predicated on primary and secondary data sources tailored to each examined scenario. Subsequently, the Life Cycle Impact Assessment (LCIA) was performed within gate-to-grave system boundaries, utilizing the openLCA open-source software. To evaluate environmental impacts, eight midpoint impact categories were selected, together with the cumulative energy demand category as an energy flow indicator. The functional unit defined for this study corresponds to the annual quantity of incoming MSW managed by the Alexandroupolis WTP, which amounts to 89,699 tonnes for the reference year (2024).

Within this context, the core scenarios investigated in this MSc Thesis are the following: (a) Scenario A, designated as the "worst-case scenario," entails the direct disposal of MSW into the Alexandroupolis Sanitary Landfill without any prior treatment; (b) Scenario B assesses the current operation of the Alexandroupolis WTP, wherein incoming MSW undergoes initial mechanical processing to recover recyclable materials, followed by the biological treatment of the organic fraction to generate biogas, which is subsequently utilized for electrical and thermal energy production; and finally, (c) Scenario C examines the upgrade the existing configuration through secondary fuel production from the generated fractions via a drying system. Concurrently, a reduction in residual waste reduction prior to final disposal is considered according to the targets established by the National Waste Management Plan (NWMP). Furthermore, this scenario involves the installation of a photovoltaic (PV) system with the objective of minimizing the electricity consumption from the grid through renewable energy use. According to the results obtained from the application of LCA to the MSW management scenarios under study, Scenario C - which incorporates the addition of a drying/solid recovered fuel (SRF) production stage and the installation of a photovoltaic system - exhibits optimal environmental performance. Specifically, it achieves a substantial mitigation of environmental impacts, with reduction rates ranging from 57% for the Abiotic Depletion Potential (ADP) impact category to as high as 89% for the Global Warming Potential (100 years) (GWP100), relative to the worst-case Scenario A. The current operation of Alexandroupolis WTP (Scenario B) also demonstrates significantly lower environmental impacts compared to the direct landfilling configuration without prior treatment, with reductions in environmental indicators ranging from 22% for the ADP index to 64% for the GWP impact category.

The present MSc Thesis highlights that LCA constitutes an effective decision-support tool for MSW management and allows the environmental evaluation of several alternative scenarios as well as the optimization of the WTP operations within toward more sustainable configurations. Consequently, these systems achieve improved environmental and energy performance, together with more efficient use of available resources.