Life Cycle Assessment of Solid Waste Management in Düzce Province within the Scope of Türkiye’s Decarbonization Policies

Abstract

This study evaluates the environmental impacts of solid waste management in Düzce within the framework of Türkiye's 2053 carbon decarbonization target. Using the life cycle assessment, the effects of different electricity mixes were compared. The annual waste generation in Düzce was defined as the functional unit, and the ReCiPe-2016 method was employed to analyze eight impact categories across seven different scenarios. Background data were sourced from literature and the ecoinvent 3.7.1 database. Additionally, sensitivity analysis was conducted to assess variations in gas collection rates at landfill. The findings indicate that despite Türkiye's efforts to achieve carbon neutrality by 2053, failure to meet the zero-waste-to-landfill target could lead to additional environmental burdens. Key concerns include low recycling rates, insufficient energy recovery, and long-term environmental risks posed by biodegradable waste disposal. Raw material substitution by recycling provide environmental benefits across all scenarios, emphasizing the need for the swift implementation of the deposit system, which has gained prominence in recent years. Integrating a circular economy model into waste management is significant for ensuring compliance with decarbonization policies. Strengthening public-private partnerships and optimizing logistics processes are essential strategic measures. Furthermore, conducting cost analyses in waste management will support policymakers in developing effective policy recommendations.

Keywords

• Decarbonization
• Phasing-out Carbon
• Municipal Solid Waste
• Life Cycle Assessment
• Landfill
• Environmental Impacts

Türkiye’nin Karbonsuzlaşma Politikaları Kapsamında Düzce İli Katı Atık Yönetiminin Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi

Abstract

Bu çalışma, Türkiye'nin 2053 yılı karbonsuzlaşma hedefi doğrultusunda Düzce'deki katı atık yönetiminin çevresel etkilerini değerlendirmektedir. Çalışmada, yaşam döngüsü değerlendirmesi yöntemi kullanılarak farklı elektrik karışımlarının etkileri karşılaştırılmıştır. Düzce’deki yıllık atık üretimi fonksiyonel birim olarak belirlenmiş ve ReCiPe-2016 metodu kullanılarak sekiz etki kategorisi ile yedi farklı senaryo analiz edilmiştir. Arka plan verileri, literatür kaynakları ve ecoinvent 3.7.1 veri tabanı kullanılarak oluşturulmuştur. Ayrıca, düzenli depolama tesisindeki (DDT) gaz toplama oranlarının değişimleri hassasiyet (duyarlılık) analizi yöntemiyle incelenmiştir. Sonuçlar, Türkiye'nin 2053 yılına yönelik karbonsuzlaşma hedeflerini gerçekleştirmesine rağmen, DDT’ye sıfır atık gönderme hedefine ulaşamamasının ilave çevresel yükler oluşturabileceğini göstermektedir. Özellikle geri dönüşüm oranlarının düşüklüğü, enerji geri kazanımının sınırlı olması ve biyolojik olarak parçalanabilir atıkların DDT’de uzun vadeli çevresel riskler yaratması öne çıkan bulgular arasındadır. Geri dönüşümle hammadde ikamesi, tüm senaryolarda çevresel kazanç sağlamaktadır ve özellikle son yıllarda gündeme gelen depozito sisteminin hızla uygulanması gerektiği vurgulamaktadır. Karbonsuzlaşma politikasıyla uyum için, döngüsel ekonomi modelinin atık yönetiminde benimsenmesi kritiktir. Kamu-özel sektör iş birliğinin güçlendirilmesi ve lojistik süreçlerin optimizasyonu önemli stratejik adımlar arasında yer almaktadır. Ayrıca, ileride atık yönetiminde maliyet analizlerinin yapılması, karar vericilerin etkili politika önerileri geliştirmesine katkı sağlayacaktır.

Keywords

• Karbonsuzlaşma
• Karbondan Uzaklaşma
• Kentsel Katı Atık
• Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi
• Düzenli Depolama Tesisi
• Çevresel Etki

References

1. Banar, M., Cokaygil, Z., & Ozkan, A. (2009). Life cycle assessment of solid waste management options for Eskisehir, Turkey. Waste Management, 29(1), 54–62. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2007.12.006
2. Bernstad Saraiva, A., Souza, R.G., Mahler, C.F., & Valle, R.A.B. (2018). Consequential lifecycle modelling of solid waste management systems – Reviewing choices and exploring their consequences. Journal of Cleaner Production, 202, 488–496. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.038
3. Beşer-Karpuz, A. (2022). Düzce'de Çöp Sorunu Tarih Oldu. 16 Kasım 2024’te https://www.duzcedamla.com/video/18380392/ duzcede-cop-sorunu-tarih-oldu adresinden alındı.
4. Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi. (2024). Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi. 27 Nisan 2025’de https://unfccc.int/sites/default/files/resource/Turkiye_Long_Term_Climate_Strategy.pdf adresinden alındı.
5. Buswell, A. M., & Boruff, C. S. (1932). The relation between the chemical composition of organic matter and the quality and quantity of gas produced during sludge digestion. Sewage Works Journal, 4(3), 454–460.
6. Çetinkaya, A.Y., Bilgili, L., & Levent, K. S. (2018). Life cycle assessment and greenhouse gas emission evaluation from aksaray solid waste disposal facility. Air Quality, Atmosphere & Health, 11, 549–558. https://doi.org/10.1007/s11869-018-0559-3
7. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. (2017). Ulusal Atık Yönetimi ve Eylem Planı 2023. 9 Eylül 2024’te https://webdosya.csb.gov.tr/db/cygm/haberler/ulusal_at-k_yonet-m--eylem_plan--20180328154824.pdf adresinden alındı.
8. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. (2021). Düzce İl Sıfır Atık Yönetim Sistemi Planı. 10 Kasım 2024’te https://webdosya.csb.gov.tr/db/duzce/menu/il-sifir-atik-yonetim-sistemi-plani_20210402061151.pdf adresinden alındı.

9. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. (2022). Zorunlu Depozito Yönetim Sistemi Uygulamalarına İlişkin Usul ve Esaslar.16 Kasım 2024’te https://webdosya.csb.gov.tr/db/tuca/icerikler//kurum-mevzuati-11555-20230822110901.pdf adresinden alındı.
10. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. (2023a). İklim Değişikliği Azaltım Stratejisi ve Eylem Planı (2024-2030). 26 Nisan 2025’te https://iklim.gov.tr/db/english/dokumanlar/2024-2030--8230-3126-20240328165629.pdf adresinden alındı.
11. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. (2023b). Düzce İli 2023 Yılı Çevre Durum Raporu. 16 Kasım 2024’te https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/duzce_-cdr2023-20241108082014.pdf adresinden alındı.
12. De la Cruz, F. B., & Barlaz, M. A. (2010). Estimation of waste component-specific landfill decay rates using laboratory-scale decomposition data. Environmental Science & Technology, 44(12), 4722–4728. https://doi.org/10.1021/es100240r
13. Demirarslan, K. O., & Yalçın Çelik, B. (2018). Urban solid waste characterization in the east part of Black Sea region. Global Journal of Environmental Science and Management, 4(2), 167–182. https://doi.org/10.22034/gjesm.2018.04.02.005
14. Düzce Ticaret Borsası. (2020). Düzce Ticari Hayatı ve Üretim Durumu 2020. 25 Nisan 2025’te https://www.duzcetb.org.tr/Dosyalar/ DUZCE-PANAROMASI-VE-EKONOMIK-GOSTERGELERI-RAPORU.pdf adresinden alındı
15. Ecoinvent. (2021). ecoinvent version 3.7.1. 10 Kasım 2024’te https://ecoinvent.org/ sayfasından alındı.
16. Erses Yay, A. S. (2015). Application of life cycle assessment (LCA) for municipal solid waste management: a case study of Sakarya. Journal of Cleaner Production, 94, 284-293. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.01.089
17. Fernández-Braña, A., Feijoo, G., & Dias-Ferreira, C. (2020). Turning waste management into a carbon neutral activity: practical demonstration in a medium-sized European city. Science of Total Environment, 728, Article 138843. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138843
18. Ferronato, N., Gorritty Portillo, M. A., Guisbert Lizarazu, E.G., & Torretta, V. (2020). Application of a life cycle assessment for assessing municipal solid waste management systems in Bolivia in an international cooperative framework. Waste Management & Research, 38, 98–116. https://doi.org/10.1177/0734242X20906250
19. Grzesik, K., & Malinowski, M. (2016). Life cycle assessment of refuse-derived fuel production from mixed municipal waste. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 38(21), 3150–3157.
20. Gnansounou, E. (2017). Fundamentals of life cycle assessment and specificity of Biorefineries. In G. Gnansounou & A. Pandey (Eds.), Life-Cycle Assessment of Biorefineries (pp. 41–75). Elsevier.
21. Goulart Coelho, L.M., & Lange, L.C. (2018). Applying life cycle assessment to support environmentally sustainable waste management strategies in Brazil. Resources, Conservation and Recycling, 128, 438–450. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2016.09.026
22. Güven, H., Wang, Z., & Eriksson, O. (2019). Evaluation of future food waste management alternatives in Istanbul from the life cycle assessment perspective. Journal of Cleaner Production, 239, Article 117999. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.117999.
23. Haupt, M., Waser, E., Würmli, J.C., & Hellweg, S. (2018). Is there an environmentally optimal separate collection rate?. Waste Management, 77, 220–224, https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.03.050
24. Ionescu, G., Rada, E.C., Ragazzi, M., Mărculescu, C., Badea, A., & Apostol, T., (2013). Integrated municipal solid waste scenario model using advanced pretreatment and waste to energy processes. Energy Conversion and Management, 76, 1083–1092. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.08.049
25. Irbaş, E., & Dadaser-Celi̇k, F. (2021). Evsel katı atık yönetim senaryolarının yaşam döngüsü analizi: Melikgazi İlçesi (Kayseri) örneği. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(2), 266–277. https://doi.org/10.21324/dacd.824621
26. International Organization for Standardization. (2006a). ISO 14040:2006 – Çevre yönetimi – Yaşam döngüsü değerlendirmesi – İlkeler ve çerçeve. International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/37456.html
27. International Organization for Standardization. (2006b). ISO 14044:2006 – Çevre yönetimi – Yaşam döngüsü değerlendirmesi – Gereklilikler ve kılavuzlar. International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/38498.htmlIzquierdo
28. Horna, L., Kahhat, R., & Vázquez-Rowe, I. (2022). Reviewing the influence of sociocultural, environmental and economic variables to forecast municipal solid waste (MSW) generation. Sustainable Production and Consumption, 33, 809–819.
29. Huijbregts, M. A. J., Steinmann, Z. J. N., Elshout, P. M. F., Stam, G., Verones, F., Vieira, M. D. M., Hollander, A., Zijp, M., & van Zelm, R., (2016). ReCiPe 2016: A harmonized life cycle ımpact assessment method at midpoint and endpoint level Report I: Characterization. National Institute for Public Health and the Environment. https://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/2016-0104.pdf
30. Khandelwal, H., Dhar, H., Thalla, A. K., & Kumar, S. (2019a). Application of life cycle assessment in municipal solid waste management: A worldwide critical review. Journal of Cleaner Production, 209, 630–654.
31. Khandelwal, H., Thalla, A.K., Kumar, S., & Kumar, R. (2019b). Life cycle assessment of municipal solid waste management options for India. Bioresource Technology, 288, Article 121515. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121515
32. Kaza, S., Yao, L., Bhada-Tata, P., & Van Woerden, F. (2018). Urban Development Series. What a waste 2.0: A global snapshot of solid waste management to 2050. World Bank, Washington, DC. https://doi.org/10.1596/978-1-4648- 1329-0
33. Keramidas, K. Fosse, F., Diaz-Vazquez, A., Schade, B.,Tchung-Ming, S., Weitzel, M., Vandyck, T.& Wojtowicz, K. (2021). Global energy and climate outlook 2020: A new normal beyond Covid-19. Luxembourg: Publications Office of the European Union. https://doi.org/10.2760/608429, JRC123203.
34. Kurdoğlu, A.Ş. (2013). Ambalaj atıkları yönetimi İstanbul, Kadiköy Örneği [Yüksek lisans tezi, Marmara Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
35. Lipasto, (2012). Calculation system for transport exhaust emissions and energy use in Finland. 6 Aralık 2024’te http://www.lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/muute/tyokoneete/diesel_a_te.htm adresinden alındı.
36. Maalouf, A., & El-Fadel, M. (2019). Life cycle assessment for solid waste management in Lebanon: Economic implications of carbon credit. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy, 37(1_suppl), 14–26. https://doi.org/10.1177/0734242X18815951
37. Manfredi, S., & Christensen, T. H. (2009). Environmental assessment of solid waste landfilling technologies by means of LCA-modeling. Waste Management, 29(1), 32–43. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2008.02.021
38. Manfredi, S., Tonini, D., Christensen, T. H., & Scharff, H. (2009). Landfilling of waste: accounting of greenhouse gases and global warming contributions. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy, 27(8), 825–836.
39. Mboowa, D., Quereshi, S., Bhattacharjee, C., Tonny, K., & Dutta, S. (2017). Qualitative determination of energy potential and methane generation from municipal solid waste (MSW) in Dhanbad (India). Energy, 123, 386–391.
40. Nas, S. S., & Bayram, A. (2008). Municipal solid waste characteristics and management in Gümüşhane, Turkey. Waste Management, 28(12), 2435–2442. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2007.09.039
41. Organisation for Economic Co-operation and Development (2019), Global Material Resources Outlook to 2060: Economic Drivers and Environmental Consequences, OECD Publishing, Paris. https://doi.org/10.1787/9789264307452-en
42. Özeler, D., Yetis, U., & Demirer, G.N. (2006). Life cycle assesment of municipal solid waste management methods: Ankara case study. Environment International, 32(3), 405-411. https://doi.org/10.1016/j.envint.2005.10.002
43. Pipatti, R., Svardal, P., Silva Alves, J. W., Gao, Q., López Cabrera, C., Mareckova, K., Oonk, H., Scheehle, E., Sharma, C., Smith, A., & Yamada, M. (2006). 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories. Institute for Global Environmental Strategies. https://www.ipcc.ch/report/2006-ipcc-guidelines-for-national-greenhouse-gas-inventories/
44. Pressley, P. N., Levis, J. W., Damgaard, A., Barlaz, M. A., & DeCarolis, J. F. (2015). Analysis of material recovery facilities for use in life-cycle assessment. Waste Management, 35, 307–317. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.09.012
45. Salihoğlu, G., Poroy, Z., & Salihoğlu, N. K. (2019). Life cycle assessment for municipal waste management: analysis for Bursa. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 25(6), 692–699. https://doi.org/10.5505/pajes.2018.33603
46. Scheutz, C., Fredenslund, A. M. (2019). Total methane emission rates and losses from 23 biogas plants. Waste Management, 97, 38-46. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.07.029
47. Schroeder, P. R., Lloyd, C., Zappi, P., & Aziz, N. (1994). HELP modeli: Düzenli depolama alanı performansının hidrolojik değerlendirmesi – Sürüm 3 için mühendislik dokümantasyonu (NTIS PB 95-212700). ABD Çevre Koruma Ajansı (US EPA), Araştırma ve Geliştirme Ofisi. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=300038SW.TXT
48. Sezer, F.E. (2019). İstanbul’un Avrupa yakasında oluşan katı atıkların demiryoluyla taşınması üzerine bir araştırma [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
49. Skea, J., Shukla, P. R., Reisinger, A., Slade, R., Pathak, M., ... Winkler, H. (2022). Summary for Policymakers. In J. Skea, P. R. Shukla, A. Reisinger, R. Slade, M. Pathak & A. Al Khourdajie (Eds.), Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/ IPCC_AR6_WGIII_SummaryForPolicymakers.pdf
50. Slorach, P. C., Jeswani, H. K., Cuéllar-Franca, R., & Azapagic, A. (2020). Assessing the economic and environmental sustainability of household food waste management in the UK: Current situation and future scenarios. Science of the Total Environment, 710, Article 135580. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135580
51. Spokas, K., Bogner, J., Chanton, J.P., Morcet, M., Aran, C., Moreau-Le Golvan, Y., & Hebe, I. (2006). Methane mass balance at three landfill sites: what is the efficiency of capture by gas collection systems? Waste Management, 26, 516–25.
52. Sullivan, P. (2010). Current MSW Industry Position and State-of-the-Practice on LFG Collection Efficiency, Methane Oxidation, and Carbon Sequestration in Landfills. Solid Waste Industry for Climate Solutions (SWICS). https://www.scsengineers.com/wp-content/uploads/2015/03/Sullivan_LFG_Destruction_Efficiency_White_Paper.pdf
53. Tagliaferri, C., Evangelisti, S., Clift, R., Lettieri., P, Chapman, C., & Taylor, R. (2016). Life cycle assessment of conventional and advanced two-stage energy-from-waste technologies for methane production. Journal of Cleaner Production, 129, 144–158.
54. T.C. Resmi Gazete. (2010). Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik (Resmi Gazete Tarih: 26.03.2010, Sayı: 27533). https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2010/03/20100326-5.htm
55. Tian, P., Wu, Y., Shang, B., Qi, C., Xu, Z., Li, G., Luo, W., Zhang, W., & Li, Y. (2025). LCA as a decision support tool for the environmental improvement of organic fraction of municipal solid waste composting in China. Journal of Cleaner Production, 495, Article 145068. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.145068.
56. Tonini, D., Manfredi, S., Bakas, I., Kai-Sørensen Brogaard, L., & Damgaard, A. (2018). Life Cycle Assessment of Landfilling. In R. Cossu & R. Stegmann (Eds.), Solid Waste Landfilling (pp. 955–972). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-407721-8.00046-2
57. Tunesi, S., Baroni, S., & Boarini, S. (2016). Waste flow analysis and life cycle assessment of integrated waste management systems as planning tools: Application to optimise the system of the City of Bologna. Waste Management & Research, 34, 933–946.
58. Turner, D. A., Williams, I. D., & Kemp, S. (2016). Combined material flow analysis and life cycle assessment as a support tool for solid waste management decision making. Journal of Cleaner Production, 129, 234–248.
59. Türkiye İstatistik Kurumu. (2023a). Atık Istatistikleri 2022. 6 Aralık 2024’te https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Atik-Istatistikleri-2022-49570 adresinden alındı.
60. Türkiye İstatistik Kurumu. (2023b). Sera Gazı Emisyon Istatistikleri 1990-2023. 3 Mayıs 2025’te https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index? p=Sera-Gazi-Emisyon-Istatistikleri-1990-2023-53974 adresinden alındı.
61. Türkiye Su Enstitüsü. (2019). Büyükşehir Su ve Kanalizasyon İdareleri Arasında Mukayeseli Değerlendirme Çalışması. 6 Aralık 2024’te https://www.suen.gov.tr/Suen/catdty.aspx?val=390. Adresinden alındı.
62. Vaverková, M. D. (2019). Landfill impacts on the Environment—Review. Geosciences, 9(10), Article 431. https://doi.org/10.3390/geosciences9100431.
63. Wang, D., He, J., Tang, Y.T., Higgitt, D., & Robinson, D. (2020). Life cycle assessment of municipal solid waste management in Nottingham, England: Past and future perspectives. Journal of Cleaner Production, 251, Article 119636. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119636
64. Yaman, C. (2011). İstanbul için evsel katı atıkların toplanması, taşınması, bertarafı ve genel kent temizliğine ilişkin maliyetler. Halic Çevre. https://www.haliccevre.com/images/sempozyum/47.pdf
65. Yıldız-Geyhan, E., Yılan-Çiftçi, G., Altun-Çiftçioğlu, G. A., & Neşet Kadırgan, M. A. (2016). Environmental analysis of different packaging waste collection systems for Istanbul – Turkey case study. Resources, Conservation and Recycling, 107, 27–37.