Ishchenko V. Scientific principles of management, recycling and resource potential of hazardous components of household waste

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0526U000054

Applicant for

Specialization

  • 21.06.01 - Екологічна безпека

06-03-2026

Specialized Academic Board

Д 05.052.07

Vinnytsia national technical university

Essay

2. The dissertation addresses the critical scientific problem regarding the lack of systematic action in Ukraine to implement environmental risk reduction and safe waste management. This necessitates the development of a methodology for managing, recycling, and assessing the resource potential of hazardous components of household waste. In the dissertation, new scientific principles, conclusions, and recommendations are offered, which can provide the elimination of environmental risks and prevent environmental pollution through improving the hazardous household waste management system and recycling technologies. The topic of this dissertation is highly relevant and holds significant scientific and practical importance. The scientific novelty of the results covers the development of a scientifically-based methodology and an effective system of hazardous household waste management and recycling. It references to world experience, modern realities and prospects for the implementation in Ukraine, which will ensure the reduction of environmental pollution. Scientific principles for environmentally safe management and recycling of hazardous household waste have been developed for the case study of Ukraine, through the use of innovative methods and environmental technologies, which makes it possible to reduce the negative impact on the environment and increase environmental safety. A methodology for assessing the resource potential of hazardous household waste has been developed, which is distinguished by an innovative approach to analysing their quantity, compiling a material flow analysis, determining the content and potential volume of recovered resources, which allows increasing the efficiency of waste management and recycling system. A method for comprehensive recycling of spent zinc-carbon batteries has been developed, which differs from existing ones by the use of mechanical disassembly operations, extraction of spent electrolyte, and regeneration of the agglomerate, which provides the possibility of full recovery of resources in accordance with the circular economy principles. Long-term forecasting of toxic substances content in landfill leachate (heavy metals) has been carried out using experimental landfill simulation reactors, which allows planning an effective management strategy and ensuring the environmental safety of the relevant territories. The hazardous household waste management system has been improved, which differs from the existing ones by applying the principles of preventing their generation, separate collection and sorting, and further processing, which makes it possible to rationally use resources. The biotesting method for assessing the impact of hazardous household waste on the environment has been further developed, using phytoplankton, which ensures the effectiveness of predicting the consequences of environmental pollution. The practical significance of this work is confirmed by four patents and implementation certificates in both industrial and educational processes. The material balance of hazardous household waste in Ukraine was calculated by assessing the flows of various categories; the presence of toxic substances in hazardous household waste was studied; environmental pollution by hazardous household waste was assessed; resource potential of hazardous household waste in Ukraine was assessed; scientifically based recommendations were developed for optimizing hazardous household waste management and recycling; technical solutions were developed to provide hazardous household waste management system: special containers for collecting used batteries and fluorescent lamps, protected by patents of Ukraine; a roadmap for hazardous household waste management was developed.

Research papers

1] Mihai, F.-C., Gündogdu, S., Markley, L.A., Olivelli, A., Khan, F.R., Gwinnett, C., Gutberlet, J., Reyna-Bensusan, N., Llanquileo-Melgarejo, P., Meidiana, C., Elagroudy, S., Ishchenko, V., Penney, S., Lenkiewicz, Z., Molinos-Senante, M. (2022). Plastic pollution, waste management issues, and circular economy opportunities in rural communities. Sustainability 2022, 14(1), 20;

2] Ishchenko, V. (2019). Heavy metals in municipal waste: the content and leaching ability by waste fraction. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 54(14), 1448-1456;

3] Ishchenko V., Llori J., & Ramos C. Determinación del impacto ambiental de los componentes de champús sobre las algas Chlorella por el método de bioindicación. Tecnología y Ciencias del Agua, 2017, 8(6), 37-46;

4] Ishchenko, V. (2017). Soil contamination by heavy metal mobile forms near landfills. International Journal of Environment and Waste Management, 20(1), 66-74;

5] Ishchenko, V. (2018). Prediction of heavy metals concentration in the leachate: a case study of Ukrainian waste. Journal of Material Cycles and Waste Management, 20(3), 1892-1900;

6] Ishchenko, V., Dworak, S., & Fellner, J. (2024). Hazardous household waste management in Ukraine and Austria. Journal of Material Cycles and Waste Management, 26(1), 635-641;

7] Hlavatska, L., Ishchenko, V., Pohrebennyk, V., & Salamon, I. (2021). Material flow analysis of waste electrical and electronic equipment in Ukraine. Journal of Ecological Engineering, 22(9), 198-207;

8] Ishchenko, V., & Sydoruk, T. (2024). Waste electrical and electronic equipment flows in Ukraine. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Waste and Resource Management, 177(3), 114-121;

9] Xiaodong, S., Ishchenko, V., & Polyvanyi, S. (2025). Environmental impact and flows of waste batteries in China. Environmental Problems, 10(2), 156-167;

10] Ishchenko, V. (2025). Waste Refrigerants Flows: A Case Study of Domestic Refrigeration in Ukraine. Environmental Research, Engineering and Management, 81(1), 66-75;

11] Ranskiy, A., Gordienko, O., & Ishchenko, V. (2024). Waste Zinc–Carbon Battery Recycling: Focus on Total Material Recovery. Recycling, 9(5), 83;

12] Xiaodong, S., & Ishchenko, V. (2024). Environmental impact analysis of waste lithium-ion battery cathode recycling. Journal of Ecological Engineering. 25(7), 352-358;

13] Главацька, Л.Ю., Іщенко, В.А. (2024). Поводження з відпрацьованими фреонами в Україні. Вісник Вінницького політехнічного інституту, 1, 11-16;

14] Главацька, Л.Ю., Іщенко, В.А., & Петрук В.Г. (2020). Дослідження організаційних засад поводження з відходами електричного та електронного обладнання в Україні. Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова, 3, 115-123;

15] Главацька, Л.Ю., & Іщенко, В.А. (2021). Аналіз складу компонентів електронних та електричних відходів. Вісник ВПІ, 1, 42-48;

16] Іщенко, В. А., Березюк, А. П. (2014). Хімічні перетворення зношених автомобільних шин у довкіллі. Вісник національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження», 2 (13), 52-54;

17] Ishchenko, V. A. (2018). Environment contamination with heavy metals contained in waste. Environmental Problems, 3(1), 21-24;

18] Іщенко, В. А. (2022). Оцінка потоків небезпечних побутових відходів в Україні. Вісник Вінницького політехнічного інституту, 4, 13-18;

19] Ishchenko, V. (2021). Assessment of spent batteries streams in Ukraine. Екологічна безпека та природокористування, 2(38), 55-63;

20] Іщенко, В. А., Петрук, Р. В., & Тітов, Т. С. (2025). Ресурсний потенціал непридатних пестицидів. Вісник Вінницького політехнічного інституту, 1, 35–42;

21] Сяодун, С., & Іщенко, В. А. (2023). Поводження з використаними літій-іонними батареями в Китаї. Вісник Вінницького політехнічного інституту, 2, 21-27;

22] Іщенко, В. А., & Петрук, В. Г. (2014). Поводження з твердими побутовими відходами у м. Ладижин Вінницької області. Вісник Вінницького політехнічного інституту, 2, 7-10;

23] Іщенко, В. А. (2015). Способи поводження з твердими побутовими відходами у містах України. Екологічна безпека та природокористування, 2, 21–30;

24] Ранський, А. П., Гордієнко, О. А., Іщенко, В. А., & Томчук, М. М. (2025). Лужні і сольові хімічні джерела струму. Порівняльний аналіз та їх рециклінг. Вісник Вінницького політехнічного інституту, 2, 53-61;

25] Sun, X., & Ishchenko, V. (2025). Optimization of the collection system for waste batteries. Environmental Safety and Natural Resources, 54(2), 23–33;

26] Іщенко, В. А. (2014). Дорожня карта впровадження оптимального сценарію поводження з твердими побутовими відходами у малих містах України. Вісник Львівського державного університету безпеки життєдіяльності, 9, 137-142;

27] Ishchenko, V., Vasylkivskyi, I., Hlavatska, L., & Garcia, C. H. U. (2021). Water pollution by special waste. In O. Mitryasova & C. Staddon (Eds.), Water Security: Monograph (Issue 2, pp. 95–108). Mykolaiv, Ukraine / Bristol, UK;

28] Ishchenko, V., & Vasylkivskyi, I. (2019). Environmental pollution with heavy metals: case study of the household waste. In Sustainable production: Novel trends in energy, environment and material systems (pp. 161-175). Cham: Springer International Publishing;

29] Petruk, V., Stalder, F., Ishchenko, V., Vasylkivskyi, I., Petruk, R., Turchyk, P., Kvaternyuk, S., Shyrnin, M., & Volovodiuk, V. (2016). Household waste management. The European experience. Nilan-Ltd;

30] Mihai, F. C., Ishchenko, V., Iordachi, V., Ivanova, V., & Dzebisashvili, N. (2024). Circular Economy and Waste Management in Eastern Europe. In: Ilić P, Pržulj N (eds) Circular Economy (pp. 57-95). Academy of Sciences and Arts of the Republic of Srpska, Banja Luka;

31] Петрук, В. Г., Іщенко, В. А., & Петрук, Р. В. (2023). Оптимізація системи інтегрованого управління твердими побутовими відходами у Вінницькій області. ВНТУ;

Similar theses