Gaz składowiskowy - Landfill gas

Pochodnia gazowa wyprodukowana przez składowisko w Lake County w stanie Ohio

Gaz składowiskowy to mieszanka różnych gazów powstających w wyniku działania mikroorganizmów na składowisku, które rozkładają odpady organiczne , w tym na przykład odpady spożywcze i odpady papierowe . Gaz wysypiskowy zawiera w przybliżeniu czterdzieści do sześćdziesięciu procent metanu , a resztę stanowi głównie dwutlenek węgla . Pozostałą część stanowią śladowe ilości innych lotnych związków organicznych (LZO) (<1%). Te gazy śladowe obejmują wiele różnych gatunków, głównie proste węglowodory .

Gazy wysypiskowe mają wpływ na zmiany klimatyczne . Głównymi składnikami są CO 2 i metan , które są gazem cieplarnianym . Metan w atmosferze jest znacznie silniejszym gazem cieplarnianym , przy czym każda cząsteczka ma dwudziestopięciokrotnie większy efekt niż cząsteczka dwutlenku węgla. Sam metan stanowi jednak mniej składu atmosfery niż dwutlenek węgla. Składowiska odpadów są trzecim co do wielkości źródłem metanu w USA.

Ze względu na znaczące negatywne skutki tych gazów, ustanowiono reżimy regulacyjne mające na celu monitorowanie gazu składowiskowego , zmniejszenie ilości biodegradowalnych zawartości w odpadach komunalnych oraz tworzenie strategii utylizacji gazu składowiskowego , które obejmują spalanie gazu lub wychwytywanie do produkcji energii elektrycznej.

Produkcja

Gazy wysypiskowe powstają w wyniku trzech procesów:

Pierwsze dwa są silnie uzależnione od charakteru odpadów. Dominującym procesem na większości składowisk jest trzeci proces, w którym bakterie beztlenowe rozkładają odpady organiczne na biogaz , który składa się z metanu i dwutlenku węgla wraz ze śladowymi ilościami innych związków. Pomimo niejednorodności odpadów, wydzielanie gazów przebiega zgodnie z dobrze zdefiniowanym wzorcem kinetycznym . Powstawanie metanu i CO 2 rozpoczyna się po około sześciu miesiącach od zdeponowania materiału na składowisku. Ewolucja gazu osiąga maksimum po około 20 latach, a następnie spada w ciągu dziesięcioleci.

Kiedy gaz wysypiskowy przenika przez pokrywę gleby, część metanu w gazie jest utleniana mikrobiologicznie do CO 2 .

Monitorowanie

Ponieważ gazy wytwarzane na składowiskach są zarówno cenne, jak i czasami niebezpieczne, opracowano techniki monitorowania. Detektory płomieniowo-jonizacyjne mogą być używane do pomiaru poziomu metanu, a także całkowitego poziomu LZO. Prowadzony jest monitoring powierzchniowy i podpowierzchniowy oraz monitoring otaczającego powietrza. W USA, zgodnie z ustawą o czystym powietrzu z 1990 r., na wielu dużych składowiskach odpadów wymagane jest instalowanie systemów zbierania i kontroli gazu, co oznacza, że ​​przynajmniej obiekty muszą zbierać i spalać gaz .

Przepisy federalne Stanów Zjednoczonych zgodnie z podtytułem D RCRA utworzonego w październiku 1979 r. regulują lokalizację, projektowanie, budowę, eksploatację, monitorowanie i zamykanie składowisk odpadów komunalnych. Podtytuł D wymaga teraz kontroli migracji metanu w gazie składowiskowym. Wymogi dotyczące monitoringu muszą być spełnione na składowiskach w trakcie ich eksploatacji oraz przez kolejne 30 lat później. Składowiska objęte podtytułem D RCRA są zobowiązane do kontrolowania gazu poprzez ustalenie sposobu okresowego sprawdzania emisji metanu, a tym samym zapobiegania migracji poza miejsce. Właściciele i operatorzy składowisk muszą upewnić się, że stężenie metanu nie przekracza 25% DGW metanu w konstrukcjach obiektów oraz DGW metanu na granicy obiektu.

Posługiwać się

System zbierania gazu wysypiskowego

Gazy wytwarzane na składowisku mogą być zbierane i wykorzystywane na różne sposoby. Gaz wysypiskowy może być wykorzystany bezpośrednio na miejscu przez kocioł lub dowolny system spalania, dostarczając ciepło. Energia elektryczna może być również wytwarzana na miejscu za pomocą mikroturbin, turbin parowych lub ogniw paliwowych. Gaz składowiskowy może być również sprzedawany poza terenem zakładu i przesyłany do rurociągów gazu ziemnego. Takie podejście wymaga przetworzenia gazu do jakości rurociągu, np. poprzez usunięcie różnych zanieczyszczeń i komponentów. Efektywność odbioru gazu na składowiskach ma bezpośredni wpływ na ilość energii, którą można odzyskać – składowiska zamknięte (te, które już nie przyjmują odpadów) zbierają gaz wydajniej niż składowiska otwarte (te, które nadal przyjmują odpady). Porównanie wydajności zbiórki na składowiskach zamkniętych i otwartych wykazało około 17 punktów procentowych różnicy między nimi.

Gaz składowiskowy może być również wykorzystany do odparowania odcieku, innego produktu ubocznego procesu składowania. Ta aplikacja zastępuje inne paliwo, które wcześniej było używane do tego samego.

System odparowywania odcieków

Sprzeciw

Wychwytywanie i wykorzystywanie gazu wysypiskowego może być kosztowne. Niektóre grupy ekologiczne twierdzą, że projekty nie wytwarzają „energii odnawialnej”, ponieważ śmieci (ich źródło) nie są odnawialne. Sierra Club sprzeciwia dotacji rządowych dla takich projektów. Rada Obrony Zasobów Naturalnych (NRDC) twierdzi, że zachęty rządowe powinny być skierowane w większym stopniu na działania związane z energią słoneczną, wiatrową i efektywnością energetyczną.

Bezpieczeństwo

Emisje gazów składowiskowych mogą prowadzić do problemów środowiskowych , higienicznych i bezpieczeństwa na składowisku. Zdarzyło się kilka wypadków, na przykład w Loscoe w Anglii w 1986 r., gdzie migrujący gaz wysypiskowy nagromadził się i częściowo zniszczył posiadłość. Wypadek, w wyniku którego zginęły dwie osoby, miał miejsce w wyniku eksplozji w domu sąsiadującym ze składowiskiem Skellingsted w Danii w 1991 roku. Ze względu na ryzyko związane z gazem składowiskowym istnieje wyraźna potrzeba monitorowania gazu wytwarzanego przez składowiska. Oprócz ryzyka pożaru i wybuchu, migracja gazu pod powierzchnią może spowodować kontakt gazu wysypiskowego z wodami gruntowymi . To z kolei może skutkować zanieczyszczeniem wód gruntowych związkami organicznymi obecnymi w prawie wszystkich gazach składowiskowych.

Chociaż zwykle ewoluowały tylko w śladowych ilościach, składowiska uwalniają pewne aromaty i chlorowęglowodory .

Może wystąpić migracja gazów wysypiskowych , spowodowana różnicami ciśnień i dyfuzją. Może to spowodować zagrożenie wybuchem, jeśli gaz osiągnie wystarczająco wysokie stężenia w sąsiednich budynkach.

Według kraju

Brazylia

Brazylia ustanowiła silną politykę publiczną, wykorzystując Projekty Mechanizmu Czystego Rozwoju w celu zmniejszenia emisji metanu ze składowisk . Ważnym elementem tych projektów jest sprzedaż unikniętych emisji przez rynek prywatny w celu generowania przychodów.

Stany Zjednoczone

Raport Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) wskazuje, że w 2016 r. liczba działających składowisk stałych odpadów komunalnych wahała się od 1900 do 2000. W ogólnokrajowym badaniu przeprowadzonym przez Environmental Research and Education Foundation w 2013 r. w całych Stanach Zjednoczonych policzono tylko 1540 działających składowisk stałych odpadów komunalnych. Rozkład odpadów na tych składowiskach wytwarza gaz wysypiskowy, który jest mieszaniną około połowy metanu i połowy dwutlenku węgla. Składowiska odpadów są trzecim co do wielkości źródłem emisji metanu w Stanach Zjednoczonych, a składowiska odpadów komunalnych stanowią 95 procent tej frakcji.

Według Agencji Ochrony Środowiska w USA liczba projektów dotyczących gazu wysypiskowego wzrosła z 399 w 2005 r. do 594 w 2012 r . Projekty te są popularne, ponieważ kontrolują koszty energii i redukują emisje gazów cieplarnianych . Projekty te gromadzą gaz metanowy i przetwarzają go, dzięki czemu można go wykorzystać do produkcji energii elektrycznej lub przerobić na gaz do rurociągów. (Gaz metanowy ma dwadzieścia jeden razy większy potencjał globalnego ocieplenia niż dwutlenek węgla). Na przykład w USA Waste Management wykorzystuje gaz wysypiskowy jako źródło energii w 110 obiektach przekształcających gaz wysypiskowy w energię. Ta produkcja energii kompensuje prawie dwa miliony ton węgla rocznie, tworząc energię równą tej, której potrzebuje czterysta tysięcy domów. Projekty te ograniczają również emisje gazów cieplarnianych do atmosfery.

Agencja Ochrony Środowiska, która szacuje, że setki składowisk może wspierać projekty związane z gazem do celów energetycznych, ustanowiła również program pomocy na rzecz metanu na składowiskach odpadów. Program ten został opracowany w celu zmniejszenia emisji metanu ze składowisk w opłacalny sposób poprzez zachęcanie do rozwoju korzystnych dla środowiska i ekonomicznie projektów przekształcania gazu składowiskowego w energię.
Biblioteka Prezydencka i Muzeum JFK – składowisko kategorii 3 po zamknięciu

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki