Analysis of different municipal solid waste management systems in Santiago de Chile

Abstract

The Metropolitan Region of Santiago (MRS) has experienced a large growth in population in recent years and a rise in the standard of living. Therefore, its municipal solid waste (MSW) has almost doubled in 10 years. Data about the current situation of MSW management in MRS were collected during field research, interviews, field visits and by a systematic evaluation of existing documentary literature. The Integrative Sustainability Concept of the Helmholtz Association provided a conceptual framework for the study. The sustainability analysis showed that the largest deficits are in the current amount of MSW deposited at sanitary landfills without any pre-treatment, and the emission values of greenhouse gases associated with waste treatment and final disposal. To find out if and how the informal waste sector contributes to sustainability, experiences of organization of informal primary collectors in Latin America were analyzed. The key factors which have an influence on their working conditions were identified. These factors include the existence of a legal framework for the informal waste sector; the existence of alliances with production companies guaranteeing a reliable industrial market for secondary raw materials and expansion of activities beyond collection of recyclables. Key stakeholders included people from the public and the private sector, from the civil society and from NGOs. Three explorative scenarios were developed for the year 2030: Business as Usual (BAU), Collective Responsibility (CR), and Market Individualism (MI). Waste generation, waste composition and different practices of waste collection, recovery and treatment were taken into account for the scenarios formulation. The BAU scenario incorporated separate collection of biowaste, recyclable materials with some participation of organized primary collectors and an expansion of drop-off systems. The mechanical sorting of mixed waste was introduced. The utilization of landfill gas as an energy source was promoted and the production of biogas in anaerobic digestion plants was implemented. The CR scenario incorporated separate collection of biowaste, commitment to work together with the primary waste collectors and an expansion of drop-off systems. The mechanical and mechanical biological treatment of mixed waste was introduced. The utilization of landfill gas as an energy source is promoted and the production of biogas in anaerobic digestion plants was implemented. In the MI separate collection of biowaste and recyclable materials was irrelevant. An organization of the informal primary collectors did not take place. Mechanical sorting of mixed waste was introduced. Utilization of landfill gas as an energy source was promoted. The results showed that the generation flux of MSW is at least 50% larger in all scenarios in 2030 compared to the year 2007, exceeding the limit value proposed. The highest value (2.0 kg/(person•day) is obtained in the MI scenario, and the lowest (1.8 kg/(person•day)) in the CR scenario. Pre-treatment of mixed MSW collected is only achieved in the CR scenario with a value of 18%, however, the target value is not achieved. The highest greenhouse gas emission value is obtained in the MI scenario with 295 kg CO2eq/(person•year), the lowest value of 155 kg CO2-eq/(person•year) is obtained in the CR scenario; a value that is still very high in comparison with the suggested target. The largest recycling rate is obtained in the CR scenario (43%), which is better than the target value proposed, the lowest recycling rate is obtained in the MI scenario (20%). The income of primary collectors in comparison with the income of one individual household is improved significantly in the CR scenario (128%), in the MI scenario, earnings of primary collectors decreased to 51%. The share of GDP spent on MSW management is lower in 2030, compared to the year 2007, in all scenarios the largest value of 0.17% is obtained in the CR scenario, and the lowest value of 0.14% is obtained in the MI scenario. The results of the evaluation of the scenarios showed that the largest sustainability deficits are the amount of mixed MSW which undergoes pre-treatment, the greenhouse gas emissions associated to MSW treatment and disposal, as well as the share of GDP spent on MSW management. The results obtained suggested that an integration of several factors is required to increase sustainability. It is essential to strengthen and take advantage of the subsystems which are working within the waste management system, as in the case of the informal sector. In addition to the implementation of flexible treatment technologies which help to decrease negative environmental impacts. Moreover, the costs of these technologies should be affordable, allowing a better financial management.

Die Metropolregion Santiago (MRS) verzeichnete in den letzten Jahren ein großes Bevölkerungswachstum und einen Anstieg des Lebensstandards. Als Folge davon hat sich das Aufkommen von Siedlungsabfällen fast innerhalb von 10 Jahren verdoppelt. Die Daten für den aktuellen Zustand des Abfallmanagements wurden durch Feldforschungen, Fragebögen, Feldbesuche und durch eine systematische Auswertung von bereits vorliegender Literatur erhoben. Das integrative Nachhaltigkeitskonzept der Helmholtz-Gemeinschaft diente als konzeptioneller Rahmen für die Studie. Zur Bewertung des aktuellen Zustands des Abfallmanagements wurden Nachhaltigkeitsindikatoren identifiziert, deren aktuelle Werte bestimmt und Zielwerte festgelegt. Die Nachhaltigkeitsanalyse zeigt, dass die größten Defizite darin liegen, dass nahezu die gesamte Abfallmenge ohne jegliche Vorbehandlung deponiert wird. Damit verbunden sind lang andauernde Emissionen von Treibhausgasen. Um herauszufinden, wie der informelle Sektor im Abfallmanagement zur Nachhaltigkeit beiträgt, wurden veröffentlichten Erfahrungen mit informellen Müllsammlern in Lateinamerika analysiert. Dabei wurden die entsprechenden Akteure sowie etablierte Allianzen zwischen diesen Akteuren identifiziert. Schlüsselfaktoren für ein nachhaltiges Abfallmanagement unter Einbeziehung des informellen Sektors sind die Legalisierung der Schattenwirtschaft und feste Verträge mit Partnerunternehmen. Relevante Akteure für die Gestaltung der Arbeitsbedingungen des informellen Sektors sind Vertreter privater und öffentlicher Unternehmen, einzelne gesellschaftliche Gruppen sowie Vertreter von Nichtregierungsorganisationen. Schließlich wurden drei explorative Szenarien für das Bezugsjahr 2030 entwickelt: Business as Usual (BAU), Collective Responsibility (CR) und Market Individualism (MI). Das BAU-Szenario enthält eine getrennte Sammlung von Bioabfall und von Wertstoffen; hervorgerufen durch einen verstärkten Organisationsgrad der informellen Müllsammler und den Ausbau von Bring-Systemen. Die Errichtung mechanischer Sortierungsanlagen trägt zur Verwertung der Materialien und zum Recycling bei. Das entstehende Deponiegas und Biogas wird als erneuerbare Energiequelle genutzt. Das CR-Szenario enthält eine getrennte Sammlung von Bioabfall und Wertstoffen. Dies wird erreicht durch eine verstärkte Zusammenarbeit mit den jetzt organisierten Müllsammlern und durch den Ausbau von Bring-Systemen. Mechanische Sortierungsanlagen tragen zur Verwertung von Materialien und zum Recycling bei. Durch Abtrennung einer heizwertreichen Fraktion in mechanisch biologischen Anlagen werden Sekundärbrennstoffe produziert. Darüber hinaus werden, das entstehende Deponiegas sowie das in Vergärungsanlagen erzeugte Biogas energetisch genutzt. Im MI-Szenario sind Wiederverwertungsstrategien von untergeordneter Bedeutung. Es gibt kein Interesse an einer Zusammenarbeit mit den informellen Müllsammlern und keine Anreize für einen verstärkten Organisationsgrad in diesem Bereich. Deshalb bleibt die Branche weitgehend informell. Technologische Entwicklungen in diesem Szenario enthalten die mechanische Sortierung von gemischtem Abfall und die energetische Verwertung von Deponiegas. Die Ergebnisse zeigten, dass das Pro-Kopf-Aufkommen an Siedlungsabfällen im Jahr 2030 in allen Szenarien deutlich höher als im Jahr 2007 ist und der festgelegte Zielwert von 1,6 kg/Kopf/Tag nicht erreicht wurde. Den höchsten Wert (2,0 kg/Kopf/Tag) weist das MI-Szenario auf, der niedrigste Wert (1,8 kg/Kopf/Tag) wurde im CR-Szenario gefunden. Eine Vorbehandlung der gesammelten gemischten Siedlungsabfälle findet nur im CR-Szenario statt, der entsprechende Wert beträgt 18 %, der Zielwert wird damit nicht erreicht. Die höchsten Treibhausgasemissionen treten im MI-Szenario (295 kg CO2-eq/Kopf/Jahr) auf, den niedrigsten Wert (155 kg CO2-eq/Kopf/Jahr) findet man im CR-Szenario. All diese Werte sind, verglichen mit dem festgelegten Zielwert von 71 kg/Kopf/Jahr, deutlich zu hoch. Der Zielwert für die Wiederverwertungsquote wurde im CR-Szenario erreicht (43 %), den niedrigsten Wert zeigt das MI-Szenario (20 %). Die Zielwerte für das Einkommen der Müllsammler wurden im CR-Szenario erreicht (128 %). Im MI-Szenario beträgt dieser Wert lediglich 51 %. Die Kosten für das Abfallmanagement im Verhältnis zum Bruttoinlandsprodukt sinken in den drei Szenarien. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass ein Einbeziehen von mehreren Faktoren erforderlich ist, um die Nachhaltigkeit des Abfallmanagementsystems in den drei Szenarien zu steigern und dass es von wesentlicher Bedeutung ist, schon vorhandene und gut funktionierende Subsysteme, wie das der informellen Müllsammler, zu nutzen und zu stärken. Ebenso ist die Umsetzung robuster Behandlungstechnologien, die einen Beitrag zur Reduktion negativer Umweltauswirkungen leisten, zu forcieren. Diese Technologien sollten preiswert sein, um ihren Einsatz auch unter wirtschaftlich vertretbaren Gesichtspunkten zu ermöglichen.