Co dzieje się z odpadami, gdy trafiają na wysypisko?

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 04:07

O cyklu życia składowiska io tym, jak nawet zwykłe odpady stają się toksyczne.

Niedaleko Twojego domu – może kilkadziesiąt kilometrów, a może dużo bliżej – znajduje się wielkoskalowy reaktor chemiczny, w którym codziennie ładowane są nowe porcje składników, których składu nikt nie wie na pewno, a wynik samego reaktora nie jest do końca przewidywalny. Reaktor ten nazywa się składowiskiem odpadów lub, w tłumaczeniu na język biurokratyczny, składowiskiem stałych odpadów domowych. Wszystko, co wyrzucają mieszkańcy miasta, trafia tutaj. N+1 i Lifehacker postanowili dowiedzieć się, co dzieje się ze śmieciami, które trafiają na wysypisko śmieci.

W 2015 roku w Rosji, według firmy analitycznej Frost & Sullivan, wyprodukowano 57 mln ton stałych odpadów komunalnych, czyli niewiele mniej niż wielkość produkcji stali (71 mln ton). Odpady z gospodarstw domowych w Moskwie i regionie Co to są odpady? (około 11 mln ton rocznie) składa się głównie z odpadów spożywczych (22 proc.), papieru i tektury (17 proc.), szkła (16 proc.) i plastiku (13 proc.), a tkaniny, metal i drewno stanowią po 3 proc. kolejne 20 procent na wszystko inne.

W Rosji na składowiska trafia do 94 proc. śmieci, tylko 4 proc. trafia do recyklingu, 2 proc. jest spalane.

Dla porównania: w UE 45 proc. odpadów jest poddawanych recyklingowi, 28 proc. trafia na wysypiska, a 27 proc. jest spalane.

Rosyjskie składowiska rocznie emitują do atmosfery 1,5 mln ton metanu i 21,5 mln ton CO₂… Łącznie w Rosji w 2015 r. funkcjonowało 13,9 tys. działających składowisk, z czego w obwodzie moskiewskim - 14. Tylko jedno moskiewskie składowisko odpadów w rejonie Czechowskim (składowisko Kułakowo) wydało rocznie ZIEMIA MSW W REGIONIE MOSKWA: AKTUALNA SYTUACJA ŚRODOWISKOWA

I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA 2,4 tys. ton metanu, 39,4 ton dwutlenku węgla, 1,8 ton amoniaku i 0,028 ton siarkowodoru do atmosfery.

Prawidłowo zorganizowane składowisko to złożona, zaawansowana technologicznie struktura. Zanim będzie gotowy do odbioru śmieci, należy przygotować dno: ułożyć go warstwą gliny o grubości około metra, ułożyć na wierzchu wodoodporną geomembranę, warstwę geowłókniny, 30-centymetrową warstwę gruzu, którym trzeba ułożyć system rur do zbierania filtratu - cieczy, która zostanie zebrana z gruzu, a na wierzchu będzie też ochronna przepuszczalna membrana. Dno składowiska powinno znajdować się co najmniej pół metra nad wodą gruntową.

Obok składowiska wymagana będzie przepompownia i stacja uzdatniania do odpompowania i unieszkodliwienia filtratu, który jest nasycony kwasami organicznymi i innymi substancjami organicznymi, związkami metali ciężkich. Dodatkowo, w warstwie śmieci, gdy zaczną się one gromadzić, konieczne będzie zainstalowanie systemu rur do zbierania i utylizacji gazu wysypiskowego, stacji jego oczyszczania i spalania.

Gdy składowisko się zapełni (zazwyczaj składowisko zajmuje 20-30 lat śmieci), trzeba je zamknąć od góry kolejną warstwą ochronną, zachowując system odbioru gazu wysypiskowego – będzie musiał działać jeszcze przez kilkadziesiąt lat.

Żywotność na wysypisku

Chemiczne życie śmieci na składowisku można z grubsza podzielić na cztery główne fazy w Landfill Gas Basics. W trakcie pierwsza faza Bakterie tlenowe - bakterie, które mogą żyć i rosnąć w obecności tlenu - rozbijają wszystkie długie łańcuchy molekularne węglowodanów, białek, lipidów, które składają się na odpady organiczne, czyli głównie odpady żywnościowe.

Głównym produktem tego procesu jest dwutlenek węgla, a także azot (których ilość stopniowo zmniejsza się w czasie eksploatacji składowiska). Pierwsza faza trwa tak długo, jak długo w szczątkach jest wystarczająca ilość tlenu, i może minąć miesiące, a nawet dni, zanim szczątki będą stosunkowo świeże. Zawartość tlenu jest bardzo zróżnicowana w zależności od stopnia zagęszczenia gruzu i głębokości zakopania.

Druga faza zaczyna się, gdy cały tlen w śmieciach został już zużyty. Teraz główną rolę odgrywają bakterie beztlenowe, które przekształcają substancje stworzone przez ich tlenowe odpowiedniki w kwas octowy, mrówkowy i mlekowy, a także w alkohole - etylowy i metylowy.

Środowisko składowiska staje się bardzo kwaśne. Gdy kwasy mieszają się z wilgocią, uwalniają składniki odżywcze, dzięki czemu azot i fosfor są dostępne dla zróżnicowanej społeczności bakterii, które z kolei intensywnie wytwarzają dwutlenek węgla i wodór. Jeśli składowisko zostanie naruszone lub tlen w jakiś sposób wniknie w grubość śmieci, wszystko wraca do pierwszej fazy.

Trzecia faza na wysypiskach życie zaczyna się od tego, że niektóre rodzaje bakterii beztlenowych zaczynają przetwarzać kwasy organiczne i tworzą octany. Proces ten sprawia, że środowisko staje się bardziej neutralne, co stwarza warunki dla bakterii produkujących metan. Bakterie metanogenów i bakterie wytwarzające kwasy tworzą wzajemnie korzystną zależność: bakterie „kwasowe” wytwarzają substancje zużywające metanogeny – dwutlenek węgla i octany, które w dużych ilościach są szkodliwe dla samych bakterii wytwarzających kwasy.

Czwarta faza - najdłuższy - rozpoczyna się, gdy skład i poziom produkcji gazu na składowisku ustabilizują się. Na tym etapie gaz wysypiskowy zawiera od 45 do 60 procent metanu (objętościowo), od 40 do 60 procent dwutlenku węgla i od 2 do 9 procent innych gazów, w szczególności związków siarki. Ta faza może trwać około 20 lat, ale nawet 50 lat po zaprzestaniu wywożenia śmieci na składowisko nadal emituje gaz.

Metan i dwutlenek węgla to główne produkty rozkładu odpadów, ale nie jedyne. Repertuar składowisk obejmuje setki różnych lotnych związków organicznych. Naukowcy, którzy zbadali siedem składowisk w Wielkiej Brytanii, znaleźli śladowe związki organiczne w gazie składowiskowym w Seven UK. Miejsca usuwania odpadów zawierają około 140 różnych substancji w gazie wysypiskowym, w tym alkany, węglowodory aromatyczne, cykloalkany, terpeny, alkohole i ketony, związki chloru, w tym chloroorganiczne, takie jak chloroetylen.

Co mogłoby pójść źle

Jak wyjaśnia Marianna Kharlamova, kierownik Zakładu Monitoringu i Prognozowania Środowiska Uniwersytetu RUDN, dokładny skład gazu składowiskowego zależy od wielu czynników: od pory roku, od przestrzegania technologii podczas budowy i eksploatacji składowiska, od wiek składowiska, skład odpadów, strefę klimatyczną, temperaturę i wilgotność powietrza…

„Jeżeli jest to działające składowisko, jeśli dostawy materii organicznej będą kontynuowane, skład gazu może być bardzo różny. Na przykład może zachodzić proces trawienia metanu, to znaczy głównie metan dostaje się do atmosfery, a następnie dwutlenek węgla, amoniak, siarkowodór, mogą występować merkaptany, związki organiczne zawierające siarkę”- mówi Kharlamova.

Najbardziej toksycznymi z głównych składników emisji są siarkowodór i metan – w wysokich stężeniach mogą powodować zatrucia.

Jednak Kharlamova zauważa, że osoba jest w stanie wyczuć siarkowodór w bardzo małych stężeniach, które wciąż są bardzo dalekie od niebezpiecznych, dlatego jeśli osoba wyczuwa siarkowodór, nie oznacza to, że jest natychmiast zagrożony zatruciem. Ponadto podczas spalania śmieci mogą się uwalniać dioksyny – znacznie bardziej toksyczne substancje, które jednak nie mają natychmiastowego efektu.

Technologia eksploatacji składowiska zakłada, że gaz składowiskowy zbierany jest za pomocą instalacji odgazowującej, następnie jest oczyszczany z zanieczyszczeń i spalany w pochodniach lub wykorzystywany jako paliwo. Kharlamova zauważa, że spalanie nieoczyszczonego gazu wysypiskowego, podobnie jak odgazowywanie w „Kuchino”. Sposób, w jaki gaz wysypiskowy jest usuwany na składowisku Balashikha, na przykład na składowisku Kuchino, może spowodować wiele nowych problemów z toksycznymi produktami spalania.

W tym przypadku powstaje np. dwutlenek siarki (podczas spalania siarkowodoru) i inne toksyczne związki siarki. Przy normalnej eksploatacji gazu konieczne jest najpierw oczyszczenie go ze związków siarki.

Marianna Charlamowa

Kolejne zagrożenie pojawia się, gdy w masie gruzu zaczyna się silne nagrzewanie, pożar bez dostępu powietrza, podobny do torfu. W tym przypadku składowisko radykalnie zmienia swój repertuar, w emisjach w dużych ilościach pojawiają się aldehydy, węglowodory poliaromatyczne, chlorowane związki poliaromatyczne. „To tworzy charakterystyczny zapach. Powszechnym zapachem na wysypiskach jest gnicie siarkowodoru i merkaptanów. W przypadku pożaru zaczyna pachnieć jak smażone ziemniaki - to zapach fluorowodoru, który powstaje podczas spalania”- wyjaśnia Kharlamova.

Według niej czasami próbują powstrzymać uwalnianie się gazu wysypiskowego do atmosfery, przykrywając je od góry folią, a następnie warstwą ziemi. Stwarza to jednak dodatkowe problemy: „Gdy gnije tworzą się puste przestrzenie i dochodzi do zapadania gleby, dodatkowo folia nie przepuszcza wody, co oznacza, że z góry pojawią się bagna” – mówi.

Głównym źródłem problemów z wysypiskami śmieci, zauważa Kharlamova, jest żywność i odpady organiczne. To oni w zasadzie tworzą warunki do „produkcji” metanu i siarkowodoru. Śmieci można znacznie lepiej sortować i poddawać recyklingowi bez marnowania żywności. „Gdybyśmy udało się zorganizować system zbiórki odpadów tak, aby materia organiczna nie trafiała na składowiska odpadów stałych, to rozwiązałoby większość pojawiających się dzisiaj problemów z wysypiskami” – uważa naukowiec.