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Chapter 18


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University of Toronto Mississauga
Monika Havelka

Chapter 18: Waste management Prof.havelka The Beare Road landfill: making good use of old garbage • 1968­1983: the Beare Road pit received municipal garbage from Toronto • 1982: landscape restoration undertaken • 1996: began to collect the methane­rich gas being generated by the decomposing garbage  (LFGTE, Landfill gas to electricity)  • Basically takes the methane gas from garbage in the pits and then converts it to electricity Waste management is changing in the “throwaway age” • Changes in consumption patterns (increases with income and with urbanization) • Changes in quantity and types of waste • Emerging categories of waste: hazardous, nuclear, and military waste, and now e­waste • We are a consumerist economy and own a lot of stuff • And a lot of that stuff is designed to last a long long time. An example of this is plastic  and plastic packaging to protect medicine, food, equipment and other supplies. We feel  like this is a way to protect us (Tylenol poisoner) (urbanization contributes to this) Waste generation is rising in all nations • Waste generation increases with population, income and GDP • The nature of materials and packaging has changed substantially from 100 years ago • More durable materials • Anthropogenic, hazardous, and non­biodegradable materials Waste management is changing in quantity and composition • Packaging materials have changed (cloth, natural fibre, plant material, wood ­>  cardboard, glass, plastic) • Modern materials are durable and degrade much more slowly • For example, we used to go to a butcher and get meat wrapped in paper but now we go to  the supermarket and get meat in plastic packaging.  • The materials have changed and have become materials that are not decomposable.  • Plastic bags: 1 second to produce, 20 minutes in use, 400 to 600 years to break down • Amount of packaging has increased dramatically It is challenging (but necessary) to classify waste • Source/origin o What activity generated it? • Type/composition o What is it made of? • Behaviour/toxicity: o How dangerous is it for human health and biosphere • Management/treatment: o How must it be handled? Who is in charge? (who writes the policy around that) The source and type of waste determine how it must be managed • Municipal solid waste: non­liquid waste from homes, institutions and small businesses.  Tends to be heterogeneous, meaning there is all kinds of waste.  • Industrial solid waste: from production of consumer goods, mining, agriculture, and  petroleum extraction and refining.  • Hazardous waste: solid or liquid waste that is toxic, chemically reactive, infectious,  flammable, corrosive, or radioactive • Sewage and wastewater: water used in household, business, or industry; polluted runoff  from streets and storm drains Three levels of government regulate waste disposal • Municipal: o Collection, diversion and disposal of solid waste o Drop­off facilities for hazardous waste • Provincial and territorial: o Movement of waste materials within the jurisdiction o Licensing of treatment facilities • Federal government: international agreements about waste; transboundary movements  of waste materials • Elimination of the former Environment and Sustainable Development Division means  that DFAIT no longer has an environmental policy capacity with respect to any  multilateral chemicals conventions We have several aims in managing waste • Minimize the amount of waste we generate (source reduction) • Recover materials from the waste stream • Recycle the recovered materials • Dispose of waste safely and effectively Patterns in the municipal solid waste stream vary from place to place • In Canada, paper, organics and plastics are the principal components of municipal solid  waste • Even after recycling, paper is the largest component of solid waste • In developing countries, food scraps are the primary contributor to solid waste • Wealthy nations invest more in waste collection and disposal History of garbage: Open dumping was the norm • East river, NYC • Open dumping in the past has given way to improved disposal methods • Most industrialized nations now bury waste in lined and covered landfills and incinerate  it • Diversion (composting, recycling) rates are increasing in Canada • Sanitary landfills are engineered to minimize leakage of contaminants Landfills can be transformed after closure • Decommissioning: shutting down an industrial site and getting it ready for cleanup and  repurposing • Closed landfills have been converted into public parks, etc. • Decommissioned landfill­ Staten Island “Fresh Kills Park” • Final pans for Fresh Kills include constructed wetlands, recreational areas, 9/11  memorials (human body parts were dumped there) etc.  Landfill leachate • Mostly caused by precipitation percolating through material • Contains dissolved and suspended materials  • Can often be acidic; makes metals bioavailable Wetlands can help treat leachate • 0.85 ha cattail wetland system in Saginaw Township, Michigan USA treats leachate flow • Flow retained 60­180d; ammonia mass reduction averages 99.5% Landfills have drawbacks • Must assume that leachate will escape o Liners only guarantee 20 years o Leachate collection systems not maintained forever • Hard to find suitable places for landfills (NIMBY Not in my backyard syndrome) • 1987: Islip, New York’s landfills were full; a barge traveled to North Carolina, which  rejected the load • Returned to Queens to incinerate the waste, after 9,700­km journey Landfills can produce gas for energy • Bacteria can decompose waste in oxygen­deficient (anaerobic) environment • Landfill gas is a mix of gases that consists of roughly half methane • Collected or flared off • Can be used to evaporate leachate • More than 40 operational projects in Canada collect landfill gas and convert it into energy Problems with landfill gas: • Not simply “methane:­ about half methane, half CO2 • Hundreds of toxic contaminants: (trichloroethane, vinyl chloride, carbon tetrachloride,  methylmercury, sulphur, benzene, toluene…) • Capture rates are low (EPA: at best facilities­ 38­88%) • The conversion releases emissions  Proper management of landfill gas: • Divert organics from landfills (don’t cancel composting programs to get more organics  into fills!) • Limit the gas production and waste in landfills • Don’t manage the waste facility as an energy facility by stimulating gas production, as  more will be released uncaptured (capture rates are not 100%) • Toxins in the gas need to be filtered into solid medium (like a carbon filter) • Should not be treated as a renewable  Incineration reduces pressure on landfills • Controlled process in which mixed garbage is burned at very high temperatures • Reduce the solid mass of the original waste by 80­85% and volume by 95­96% • This is becoming more common and you end up with ash in the end. • However, the problem with burning is the toxins released in the environment • Important for certain types of waste (e.g. medical) • Remaining ash must be disposed of a in a hazardous waste landfill • Hazardous chemicals are created and released during burning (scrubbers remove  hazardous components from combustion gases) • Incineration is a good way to get rid of medical waste such as body parts that have been  cut off, syringes, tumours and other infectious waste. This limits the amount of biological  pollutants in the environment that were once thrown outside hospitals in plastic bags!  Many incinerators burn waste to create energy • Waste –to­energy facilities (WTE) use the heat produced by waste combustion to create  electricity o Waste generates about 35% of the energy generated by burning coal • Companies contract with communities to guarantee a minimum amount of garbage o Long­term commitments may interfere with the communities’ efforts to reduce  waste Garbage justice? • Do you know where your trash goes? • Where is your landfill or incinerator located? • We tend to be very ignorant towards this and are very divorced when it comes to being  educated about where our garbage goes after it leaves the curb side. Reducing waste is a better option • Source reduction: preventing waste generation in the first place o Avoids the cost of disposal and recycling o Helps conserve resources o Minimizes pollution o Can save consumers and businesses money Reducing waste is a better option • Strategies o Reduce packaging  Packaging creates a ton of waste   A lot of companies have jumped on the bandwagon of “green packaging” o Ban or per­bag charges for plastic grocery bags o Avoid “planned obsolescence”  LCD screens with heat­sensitive electrolytic capacitors are placed next to  power components which may be 100 degrees Celsius  Greatly reduces the lifespan of the electrolytic capacitor  Batteries soldered in so cannot be replaced so that you cannot replace the  battery and have to get rid of the whole unit  This is something that is really obscene and has really negative  environmental consequences o Companies are really looking into waste management Strategies for individual waste reduction • BUY LESS and buy used o People are sucked into the idea and have the mentality that we own so much more  than any other generation has and must get out of it o Were addicted to buying new stuff • Rent or borrow items instead of buying them • Donate used items to charity • Reuse boxes, paper, plastic, wrapping paper, and so on • Buy groceries in bulk • Decline bags at stores and bring cloth bags shopping • Bring your own cup to coffee shops • Buy rechargeable batteries • Select goods with less packaging • Compost kitchen and yard wastes “Fast fashion” • US consumers discard 2.7M tons of clothes every year (an estimated 31 kg of clothes per  person) o That is an astonishing amount of waste! • Produced in countries with poor pollution controls (poor labour laws as well…) • Fast fashion uses approximately 70M tons of water annually • 2012 report: companies like Zara and H&M sell products that contain hazardous  chemicals (oncogenic endocrine disrupters etc.) • Many fibres are petroleum based (e.g. polyester) Recycling consists of three steps 1. Collect and process 2. Use of recyclables 3. Consumer purchase of products If you do nothing else… • Reduce your use of plastic bottles • People have now become addicted to using the plastic water bottles and this must stop • Water bottles take over 1000 years to bio­degrade; if incinerated produce toxic fumes • <20% of water bottles are recycled; the reason why this number is small is because  people don’t recycle or sometimes it is difficult to ship them from one place to another so  they just end up in landfills • US production alone requires >1.5M bbl oil/year (enough to power 100,000 cars/year) • Worldwide, uses 2.4M tonnes of PET plastic • Only the production of the bottles themselves is ridiculous, this does not include the  water extraction and transportation costs. • When recycling water bottles, take off the cap so that it does not get rejected at the  facility Composting recovers organic waste • Composting: the conversion of organic waste into mulch or humus through natural  biological processes of decomposition • There are now more than 350 centralized composting programs in Canada and we do  pretty good when it comes to waste management • 28% of the Canadian solid waste stream is made up of materials that can easily be  composted Financial incentives can help address waste • Pay­as­you­throw” uses financial incentives to influence consumer behaviour • The less waste a house generates the less it is charged for trash collection • Can backfire­ people try to avoid paying extra by illegally dumping extra garbage in the  country side Container deposit legislation • Return­for­refund: consumers pay a deposit, and receive a refund for used bottles • In Canada: all provinces and territories (except Nunavut) • In US: only 11 states (beverage container industry lobbies strongly against legislation) o Out of 50 states only 11 • Increases recycling to 70­97% • “Reverse” vending machine in Norway Industrial solid waste comes from factories, mining, agriculture, etc. Regulation and economics influence industrial waste generation • Most methods and strategies of waste disposal, reduction and recycling are similar to  municipal solid waste • The amount of waste generated by manufacturing is one measure of its efficiency o Physical efficiency is not equal to economic efficiency o It can be cheaper to generate waste than to avoid waste o People would rather dump their waste and pay the fine when they get caught  because of poor legislation • The rising cost of waste disposal encourages industries to decrease waste and increase  physical efficiency • Industrial ecology: redesigning industrial systems to reduce resource inputs and to  minimize physical inefficiency while maximizing economic efficiency • Pollution prevention (“P2”) strategies: aimed at reducing waste and preventing  pollution at its source • Life cycle analysis: examine the life cycle of a product and look for ways to make the  process more ecologically efficient Waste exchanges are an offshoot of industrial ecology • Waste exchange: a network service with the goal of linking producers of waste with  industries or individuals that can make use of the waste as raw materials • This has helped get copper and tungsten and other metals Hazardous wastes have diverse sources • Canadian environmental protection act (1999): flammable, corrosive, reactive, toxic • Radioactive and infectious materials are regulated separately Households are the largest source of unregulated hazardous waste (HHW) • Paints, batteries, oils, solvents, cleaning agents, pesticides, varnishes, etc. • Canadians improperly dispose of 27,000 tonnes of HHW each year “E­waste” • Electronic waste (e­waste): waste from all kinds of electronic devices (computers,  printers, VCRs, fax machines, cell phones…) • Disposed of in landfills, but should be treated as hazardous waste • Much e­waste recycling is carried out in developing countries, in unregulated conditions  such as Ghana where these people are constantly being exposed to toxins and chemicals. • Air pollution controls are not regulated Several steps precede the disposal of hazardous waste • For many years, hazardous waste was discarded without special treatment o It was assumed that substances would disappear or be diluted in the environment o Now cities designate sites or special collection days to gather HHW Disposal methods for hazardous waste • Secure landfills o Design and construction standards are similar but stricter than ordinary sanitary  landfills o Several impervious liners and leachate removal systems o Must be located far from aquifers o This is not a good candid
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