LIFE CYCLE ASSESSMENT OF AEROBIC PILE-BASED COMPOSTING SYSTEMS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Falana Babatunde Thesis Final Version.pdf Restricted to Repository staff only until 7 January 2027. Download (1MB)

Arabic Abstract

هذه الدراسة أجرت تقييمًا لدورة الحياة بأسلوب التحليل التلوي لمقارنة نظامَي التسميد بالكومات الساكنة المهواة (Aerated Static Pile, ASP) والتسميد على هيئة صفوف طولية (Windrow) اعتمادًا على بيانات مُوَحَّدة مُستخلَصة من 44 دراسة مُحكَّمة (20062024-). استُخدم نهج «من المهد إلى البوابة» مع وحدة وظيفية مقدارها 1 طن من المُدخلات الأولية، ونُفِّذ النمذجة في برنامج OpenLCA باستخدام طريقتَي ReCiPe 2016 لمستويي نقاط المنتصف والنهايات (midpoint/endpoint)، مع قواعد بيانات Bioenergiedat/ELCD. شملت المُدخلات الرئيسة خلطات المواد الأولية، والبنية التحتية (ألواح خرسانية، أنابيب PVC)، والطاقة، ومعاملات الانبعاث المُستقاة من الأدبيات لكلٍّ من CH₄ وN₂O وNH₃ وVOCs وثاني أكسيد الكربون الحيوي (CO₂). أظهرت نتائج نقاط المنتصف تفوّق نظام ASP على نظام الصفوف الطولية بنسبة 85–94% عبر الفئات التي تهيمن عليها الانبعاثات. ففي فئة تأثير تغيّر المناخ سُجّلت قيَم قدرها (1.90 مقابل 19.10 كغ مكافئ CO₂/طن)، والتحمّض الأرضي (2.13 مقابل 20.08 كغ مكافئ SO₂/طن)، والمادة الجسيمية (0.449 مقابل 4.09 كغ مكافئ PM₁₀/طن)، فضلًا عن فئات السُمّية. وأكّدت أضرار نقاط النهايات هذا الاتجاه، إذ بلغ مجموع نقاط ASP 3.04 نقطة مقابل 26.41 نقطة لنظام الصفوف الطولية. ويُعزى ذلك إلى انخفاض انبعاثات الميثان والأمونيا والغبار بفضل التهوية القسرية. كما بيّنت سيناريوهات الحدّ الأدنى/المتوسط/الحدّ الأقصى لمعاملات الانبعاث نطاقات لعدم اليقين غير متداخلة، ما يدعم تفوّق ASP.تنبع مزايا ASP من التهوية المستمرة التي تقلّل الانبعاثات اللاهوائية. وفي المناطق المرتفعة المُخلَّفات مثل المملكة العربية السعودية (15.3 مليون طن من النفايات الصلبة البلديّة سنويًا)، تُسند هذه النتائج تحوّلاتٍ سياساتيّة نحو ASP لخفض غازات الدفيئة ومخاطر الصحة العامة، مع تعزيز أهداف الاقتصاد الدائري. وينبغي أن تُدرَج في الأعمال المستقبلية محاكاة عدم اليقين بطريقة مونتِه كارلو بصورة شاملة وبيانات مُعيَّنة موقعيًا لمنطقة مجلس التعاون الخليجي

English Abstract

This study conducted a systematic literature-based LCI comparing aerated static pile (ASP) and windrow composting systems using data harmonized from 44 peer-reviewed studies (2006-2024). A cradle-to-gate approach was applied with a functional unit of 1 tonne initial feedstock, modeled in OpenLCA using ReCiPe 2016 midpoint and endpoint methods and Bioenergiedat/ELCD databases. Key inputs included feedstock mixes, infrastructure (concrete pads, PVC pipes), energy, and literature-derived emission factors for CH₄, N₂O, NH₃, VOCs, and biogenic CO₂. Midpoint results showed ASP outperforming windrow by 85-94% across emission dominated categories. Climate change impact category records (1.90 vs 19.10 kg CO₂-eq/tonne), terrestrial acidification (2.13 vs 20.08 kg SO₂-eq/tonne), particulate matter (0.449 vs 4.09 kg PM₁₀-eq/tonne), and toxicity categories. Endpoint damages confirmed this trend, with ASP at 3.04 points total vs windrow's 26.41 points. This is driven by lower methane, ammonia, and dust from forced aeration. Min/avg/max emission factor scenarios explored showed ASP consistently has lower impacts compared to windrow in most impact categories. The non-overlapping min-max ranges suggest a difference in the datasets, but a full probabilistic uncertainty analysis was beyond the scope of this study, and the results are therefore not statistically conclusive. ASP's advantages stem from continuous aeration minimizing anaerobic emissions. For high-waste regions like Saudi Arabia (15.3 million tonnes MSW/year), these findings suggest ASP can substantially reduce emissions compared with windrow in the modeled conditions. However, applying them to specific regions will require site‑specific data and uncertainty analysis. Future work should incorporate full Monte Carlo uncertainty and site-specific GCC data.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental Research
Department:	College of Chemicals and Materials > Bioengineering
Committee Advisor:	Muhammad, Faizan K.
Committee Co-Advisor:	Elnakar, Haitham Y.
Committee Members:	Nzila, Alexis M.
Depositing User:	BABATUNDE FALANA (g202315930)
Date Deposited:	08 Jan 2026 04:51
Last Modified:	08 Jan 2026 04:51
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143999