Імовірнісна модель узгодження циркулярності та кліматичної результативності перероблення сталеплавильного шлаку
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/86.378Ключові слова:
сталеплавильний шлак, циркулярність, екологічна безпека, оцінка впливу на довкілляАнотація
Мета. Розробити імовірнісну модель узгодження циркулярності з корпоративним обліком викидів Scope 1–3 та наслідковою оцінкою зміни викидів парникових газів для перероблення накопиченого сталеплавильного шлаку; визначити умови кліматичної результативності повернення матеріалу в обіг.
Методика. Функціональною одиницею прийнято 1 т накопиченого шлаку, доставленого на переробну установку. Дані сформовано за відкритим звітом з оцінки впливу на довкілля для установки потужністю 800 тис. т/рік, коефіцієнтами викидів і виробничими орієнтирами. Побудовано три окремі контури: валові операційні викиди Scope 1–3, ефективна циркулярність та порівняльна зміна викидів відносно постачання первинного щебеню. Невизначеність основних технологічних, ринкових і логістичних параметрів оцінено методом Монте-Карло по 100 000 ітерацій для трикутного, рівномірного і бета-PERT розподілів.
Результати. Розрахунковий валовий операційний слід становить 1,569 кг CO2-екв./т шлаку, з яких 72,8 % припадає на Scope 1, тоді як заявлений вихід потенційно корисної продукції дорівнює 96,1 %. За підтвердженого використання мінеральної фракції детермінована гранична додаткова відстань перевезення становить 49,4 км. Для трикутного розподілу 5-й процентиль, медіана і 95-й процентиль цієї межі дорівнюють 16,7; 30,8 та 49,0 км. Консервативна межа, стійка до форми розподілу, становить 10,2 км. За додаткової відстані 50 км висока циркулярність поєднується з кліматичним навантаженням у 76,3–93,0 % модельних реалізацій.
Наукова новизна. Встановлено лінійну залежність граничної додаткової відстані перевезення від коефіцієнта функціонального заміщення первинного щебеню та обернено пропорційну залежність від вуглецевої інтенсивності транспорту за інших незмінних параметрів. Визначено умови зростання викидів за високої циркулярності. Запропоновано метод визначення консервативної межі перевезення за заданою ймовірністю кліматичної вигоди з перевіркою стійкості до форми розподілу вхідних параметрів.
Практична значимість. Модель дає змогу використовувати неповні відкриті дані для кліматичного скринінгу, визначати пріоритети збору доказів і не допускати віднімання уникнених викидів від Scope 1–3. Кваліфіковане твердження потребує підтвердження кінцевого використання, функціональної еквівалентності, маршрутів та енергоспоживання.
Посилання
1. World Resources Institute, & World Business Council for Sustainable Development. (2004). The greenhouse gas protocol: A corporate accounting and reporting standard (Rev. ed.). https://ghgprotocol.org/corporate-standard
2. World Resources Institute, & World Business Council for Sustainable Development. (2011). Corporate value chain (Scope 3) accounting and reporting standard. https://ghgprotocol.org/corporate-value-chain-scope-3-standard
3. GHG Protocol. (2026). How should avoided emissions from the use of sold products be accounted for? https://ghgptechassistance.zendesk.com/hc/en-us/articles/47992104211732-How-should-avoided-emissions-from-the-use-of-sold-products-be-accounted-for
4. Toniolo, S., Marson, A., & Fedele, A. (2023). Combining organizational and product life cycle perspective to explore the environmental benefits of steel slag recovery practices. Science of the Total Environment, 867, 161440. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.161440
5. Joyce, P. J., & Björklund, A. (2019). Using life cycle thinking to assess the sustainability benefits of complex valorization pathways for bauxite residue. Journal of Sustainable Metallurgy, 5, 69–84. https://doi.org/10.1007/s40831-019-00209-x
6. Díaz-Piloneta, M., Terrados-Cepeda, I., Álvarez-Cabal, J. V., & Vergara-González, E. (2021). Comprehensive analysis of steel slag as aggregate for road construction: Experimental testing and environmental impact assessment. Materials, 14(13), 3587. https://doi.org/10.3390/ma14133587
7. Loureiro, C. D. A., Moura, C. F. N., Rodrigues, M., Martinho, F. C. G., Silva, H. M. R. D., & Oliveira, J. R. M. (2022). Steel slag and recycled concrete aggregates: Replacing quarries to supply sustainable materials for the asphalt paving industry. Sustainability, 14(9), 5022. https://doi.org/10.3390/su14095022
8. Fernandez, M. C., Grund, S., Phillips, C., Fradet, J., Hage, J., Silk, N., Zeilstra, C., Barnes, C., Hodgson, P., & McKechnie, J. (2024). Attribution of global warming potential impacts in a multifunctional metals industry system using different system expansion and allocation methodologies. The International Journal of Life Cycle Assessment, 29, 873–889. https://doi.org/10.1007/s11367-023-02274-7
9. Shin, K., Kim, J., Hwang, Y. W., Kim, B. C., & Kim, D. H. (2024). LCA-based environmental benefit allocation between steel and cement industries in steel byproduct recycling. Environmental Engineering Research, 30(1), 240032. https://doi.org/10.4491/eer.2024.032
10. Zhang, Z., Huang, W., Sun, J., Zhang, X., Lu, G., Luo, S., Qin, Y., & Dong, Q. (2026). Extended sustainability assessment of steel slag waste application in urban transportation infrastructure based on environmental impact and implementing feasibility. Waste Management & Research, 44(4). https://doi.org/10.1177/0734242X251385868
11. Wang, R., Ma, T., Zhang, Y., Mu, L., & Hu, J. (2026). Enabling the sustainable utilization of steel slag in asphalt mixtures for base and surface layers: Life cycle assessment and environmental benefits. Journal of Transportation Engineering, Part B: Pavements, 152(3). https://doi.org/10.1061/JPEODX.PVENG-2136
12. Olsson, J. A., Miller, S. A., & Kneifel, J. D. (2024). A review of current practice for life cycle assessment of cement and concrete. Resources, Conservation and Recycling, 206, 107619. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2024.107619
13. Bin Thaneya, A., Gursel, A. P., Kane, S., Miller, S. A., & Horvath, A. (2024). Assessing uncertainty in building material emissions using scenario-aware Monte Carlo simulation. Environmental Research: Infrastructure and Sustainability, 4, 025003. https://doi.org/10.1088/2634-4505/ad40ce
14. PJSC INTERPIPE NTZ. (2024). Environmental impact assessment report: Management of non-hazardous waste at the slag dumps of PJSC INTERPIPE NTZ (Case No. 4895). https://my.eco.gov.ua/ovd-citizen-app?docNumber=4895
15. Alzard, M. H., Najm, O., Hamdan, A., & Sinka, M. (2026). Life cycle impact assessment for steel slag aggregates production in Abu Dhabi, United Arab Emirates. Environmental Science and Sustainable Development, 11(1), 130–142. https://doi.org/10.21625/essd.v11i1.1304
16. Department for Energy Security and Net Zero, & Department for Environment, Food and Rural Affairs. (2024). UK government GHG conversion factors for company reporting 2024: Flat file (Version 1.1). https://www.gov.uk/government/publications/greenhouse-gas-reporting-conversion-factors-2024
17. Green Transition Office, & DiXi Group. (2024). GHG emission factors for electricity generation and consumption in Ukraine: Analytical study and description of the methodological approach to the calculation. https://gto.dixigroup.org/en/assets/images/files/dixi-gto-a4-eng-1.pdf
18. Soliman, N., Roghani, H., Aghayan, I., Omran, A., & Sobolev, K. (2025). Utilization of steelmaking by-products in the construction industry: A comprehensive review of steel slag and steel mill scale. Case Studies in Construction Materials, 23, e05077. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2025.e05077
19. Li, Z., Xing, Y., Ma, M., Su, W., Cui, Y., Tian, J., & Fei, F. (2024). Towards the co-benefits of carbon capture, utilization, and sequestration: A life cycle assessment study for steel slag disposal. Journal of Cleaner Production, 443, 141166. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.141166
20. Aguilar-Hernandez, G. A. (2025). A novel framework to measure circularity trade-offs and synergies in the global context. Journal of Circular Economy, 3(1). https://doi.org/10.55845/YTGD9041
21. Kieush, L., Rieger, J., Attrotto, R., Sorino, A., van der Stricht, W., Oterdoom, H., Heikkinen, E. P., Dall’Osto, G., Mapelli, C., Mombelli, D., Di Sante, L., Cirilli, F., Colla, V., Branca, T. A., Matino, I., Petrucciani, A., Zaccara, A., Brondi, C., Mousa, E., … Bellemans, I. (2024). Roadmap for recycling practices and resource utilization in the iron and steelmaking industry: Case studies. Matériaux & Techniques, 112, 503. https://doi.org/10.1051/mattech/2024026
22. Bonoli, A., Degli Esposti, A., & Magrini, C. (2020). A case study of industrial symbiosis to reduce GHG emissions: Performance analysis and LCA of asphalt concretes made with RAP aggregates and steel slags. Frontiers in Materials, 7, 572955. https://doi.org/10.3389/fmats.2020.572955
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
