Πώς λειτουργούν οι ΧΥΤΑ; The Freaky Chemistry of Our Garbage

Σπάνια σκεφτόμαστε τι συμβαίνει με τα σκουπίδια μας αφού πάνε στον πλησιέστερο κάδο απορριμμάτων. Είτε πρόκειται για ένα κομμάτι χαρτί, είτε για ένα φθαρμένο ζευγάρι σαγιονάρες ή υπολείμματα από το πίσω μέρος του ψυγείου σας, τα σκουπίδια συνήθως καταλήγουν στον ίδιο τελικό προορισμό: μια χωματερή. Οι χωματερές φιλοξενούν άγρια ​​χημεία που μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικούς τύπους ρύπανσης. Είναι επίσης τοποθεσίες για έξυπνη μηχανική που επιδιώκει να μετριάσει αυτή τη ρύπανση.

Ενώ η ουσία μιας χωματερής είναι ένας λάκκος γεμάτος σκουπίδια, οι χωματερές είναι στην πραγματικότητα έργα υψηλής μηχανικής που γεμίζονται σε φάσεις και διαχειρίζονται με σκόπιμη αρχιτεκτονική, είπε ο Hinsby Cadillo-Quiroz στο Gizmodo. Ο Cadillo-Quiroz είναι καθηγητής βιοεπιστημών στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα που έχει


προηγουμένως μελετηθεί


τις μικροβιακές διεργασίες που οδηγούν στη διάσπαση των σκουπιδιών στις χωματερές. Οι άνθρωποι μπορεί να εκπλαγούν όταν μάθουν ότι υπάρχει μεγάλη προσπάθεια για τη διατήρηση του περιβάλλοντος που περιβάλλει έναν χώρο υγειονομικής ταφής, ακόμη και πριν από την απόθεση του πρώτου κομματιού των απορριμμάτων.

«Η χωματερή ξεκινά με ένα μεγάλο, μεγάλο λάκκο», εξήγησε ο Cadillo-Quiroz. «Πρέπει να προστατέψετε τη γύρω λεκάνη απορροής και να βάλετε μια μεμβράνη από την οποία το νερό δεν μπορεί να περάσει».

Η επένδυση του χώρου υγειονομικής ταφής είναι συνήθως κατασκευασμένη από πηλό, ο οποίος είναι συγκολλημένος ή στρωμένος μεταξύ κάποιου τύπου υφάσματος, σύμφωνα με


ένα ενημερωτικό δελτίο


από την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ. Η επένδυση είναι ένα κρίσιμο πρώτο βήμα, γιατί ανεξάρτητα από το πόσο ξηρά μπορεί να είναι τα απόβλητα ή το κλίμα, η διήθηση του νερού μέσω του χώρου υγειονομικής ταφής είναι αναπόφευκτη — είτε μέσω διείσδυσης βρόχινου νερού, επιφανειακής απορροής ή υδρατμών που συμπυκνώνονται στα σκουπίδια μέσω μιας διαδικασίας Cadillo-Quiroz αποκαλεί «ιδρώτας».

Γνωρίζοντας ότι το νερό θα βρει τελικά τον δρόμο του προς τον πυθμένα του λάκκου, οι μηχανικοί σχεδιάζουν τη χωματερή έτσι ώστε το πάτωμά της να έχει μια μικρή κλίση. Η κλίση αναγκάζει το εισερχόμενο νερό προς μια σειρά από φρεάτια με αντλίες αναρρόφησης, οι οποίες μπορούν να αφαιρέσουν την απορροή. Με την επένδυση και το σύστημα συλλογής νερού στη θέση τους, οι χειριστές μπορούν να αρχίσουν να γεμίζουν τον χώρο υγειονομικής ταφής, αλλά δεν είναι απλώς το θέμα της ρίψης σκουπιδιών στο λάκκο: Τα απόβλητα τοποθετούνται στον χώρο υγειονομικής ταφής με σκόπιμο σχέδιο.

«Οι χειριστές αρχίζουν να γεμίζουν τη χωματερή με διαφορετικούς τρόπους», είπε ο Cadillo-Quiroz. «Μερικοί πηγαίνουν από ανατολή προς δύση ή βορρά προς νότο, αλλά πρέπει να έχουν μια συγκεκριμένη κατεύθυνση για να συνεχίσουν να γεμίζουν, ώστε να μπορούν να οδηγήσουν πάνω [the garbage] να συνεχίσω να γεμίζω».

Ο Cadillo-Quiroz εξήγησε ότι μια χωματερή γεμίζει σε φάσεις ή «κελιά», αρκετές από τις οποίες θα αποτελούν ένα στρώμα σκουπιδιών. Κάθε στρώμα απορριμμάτων έχει πάχος περίπου 5 πόδια (1,5 μέτρο) προτού καλυφθεί από ένα στρώμα χώματος, ακολουθούμενο από ένα άλλο στρώμα σκουπιδιών, μετά ένα άλλο στρώμα χώματος και ούτω καθεξής. Στα στρώματα του εδάφους, οι χειριστές θα σκάψουν τάφρους κατά μήκος των κυψελών και θα τοποθετήσουν έναν σωλήνα διαμέτρου 1 ποδιού προκειμένου να ελέγξουν την ποσότητα του αερίου που παράγεται από την αποσύνθεση των αποβλήτων. Αυτός ο τύπος σύνθετης μηχανικής υγειονομικής ταφής είναι μια σχετικά νέα διαδικασία – ο Cadillo-Quiroz εκτιμά ότι, με βάση τις χωματερές που έχει ερευνήσει, αυτοί οι σωλήνες συλλογής αερίου έγιναν συνηθισμένοι στα μέσα της δεκαετίας του 1990.

Οι φορείς υγειονομικής ταφής θα συνεχίσουν στη συνέχεια να γεμίζουν το λάκκο έως ότου είναι, όπως το θέτει ο Cadillo-Quiroz, «πάνω από τον βαθμό», που σημαίνει ότι τα απόβλητα και τα στρώματα του εδάφους έχουν περάσει από το επίπεδο του εδάφους, γεγονός που μετατρέπει το λάκκο σε βουνό. Αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει χρόνια, ανάλογα με το πόσο βαθιά είναι η χωματερή, αλλά και επειδή το έδαφος και τα σκουπίδια πρέπει να σταθεροποιηθούν πριν προστεθούν περισσότερα σκουπίδια από πάνω. Οι χωματερές συνήθως καλύπτονται με ένα στρώμα χόρτου, σύμφωνα με τη Liz Rodgers, ασκούμενη στο Τμήμα Γεωργίας των ΗΠΑ και διδακτορική φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μιζούρι. Συνεργάζεται με τον Chung-Ho Lin, καθηγητή στο Τμήμα Γεωργίας, Τροφίμων και Φυσικών Πόρων.

Η σύνθεση ενός ΧΥΤΑ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις γύρω κοινότητες και ο Cadillo-Quiroz είπε ότι οι χωματερές είναι απίστευτα ετερογενείς, χάρη στους διαφορετικούς τύπους σκουπιδιών που πηγαίνουν σε χώρους υγειονομικής ταφής σε διαφορετικές χρονικές στιγμές από διαφορετικές γειτονιές και τη συμπεριφορά του πληθυσμού.

«Ας πούμε ότι όλοι χτίζουν αυτή τη χρονική περίοδο. Αυτό δημιουργεί πολλά απόβλητα. Τώρα έχετε όλο αυτό το δομικό υλικό που έρχεται σε μεγάλα φορτηγά για μια ολόκληρη εβδομάδα», είπε ο Cadillo-Quiroz. «Ένα άλλο παράδειγμα είναι οι εποχές. Τώρα είμαστε χειμώνας και υπάρχουν περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούμε [then] που καταλήγουν στα σκουπίδια».

Οι Rodgers και Lin περιέγραψαν ένα παρόμοιο φαινόμενο, στο οποίο η ρύπανση που εκπέμπεται από έναν χώρο υγειονομικής ταφής μπορεί να είναι διαφορετική από τη ρύπανση που παράγεται από έναν άλλο, καθώς διάφορες κοινότητες και γειτονιές μπορεί να έχουν εξαιρετικά αποκλίνουσες καταναλωτικές συνήθειες.

«Εάν μια κοινότητα είναι πιο βιομηχανική, μπορούμε να έχουμε διαφορετική κατηγορία ρύπων», είπε ο Lin. Ο Rodgers πρόσθεσε: «Οι αγροτικές κοινότητες θα έχουν διαφορετική σύνθεση απορριμμάτων από τις βιομηχανικές κοινότητες, έναντι των αστικών κοινοτήτων, έναντι των προαστιακών κοινοτήτων, παρόλο που μπορεί να έχουν κοινά νήματα που τα δένουν όλα μεταξύ τους, όπως το πλαστικό».

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ρύπανσης που δημιουργούνται από τους χώρους υγειονομικής ταφής — η ρύπανση του αέρα και των υδάτων — και η συγκεκριμένη χημεία αυτής της ρύπανσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το τι πηγαίνει σε μια χωματερή. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα στραγγίσματα, ή το νερό που διείσδυσε σε χώρο υγειονομικής ταφής και στη συνέχεια έκπλυσε χημικές ουσίες και ρύπους από τα αποσυντιθέμενα σκουπίδια. Οι χημικές ουσίες που εισήλθαν στα στραγγίσματα μπορεί να περιλαμβάνουν βαρέα μέταλλα από ηλεκτρονικά απόβλητα, κομμάτια πλαστικού που διασπώνται και αποσυντεθειμένη οργανική ύλη. Το πρόβλημα είναι ότι, παρόλο που οι χωματερές έχουν σχεδιαστεί για να συλλέγουν όσο το δυνατόν περισσότερα στραγγίσματα, ορισμένα είναι βέβαιο ότι θα διαφύγουν, διεισδύοντας μέσω του εδάφους και των υδροφορέων στο πόσιμο νερό και τις φυσικές δεξαμενές νερού.

«Στα περισσότερα από αυτά τα συστήματα, θα ήταν το νερό της βροχής που μας απασχολεί που θα διαρρεύσει μέσω των απορριμμάτων ή η απορροή που θα μπορούσε να μαζεύει πράγματα από την επιφάνεια», είπε ο Rogers. «Αν και αυτές οι χωματερές έχουν επενδύσεις, τίποτα δεν είναι 100% τέλειο. Τα πράγματα θα περάσουν από αυτά. Δεν μπορούμε να αποτρέψουμε εντελώς τη διαρροή ρύπων από τους χώρους υγειονομικής ταφής, ανεξάρτητα από το πόσο καλή είναι η επένδυση».

Η ατμοσφαιρική ρύπανση, εν τω μεταξύ, αποτελείται από αέρια που παράγονται από τη διάσπαση των απορριμμάτων στους χώρους υγειονομικής ταφής, μερικά από τα οποία μπορεί να είναι υποξείδιο του αζώτου, διοξείδιο του άνθρακα ή υδρόθειο. Αλλά το μεγαλύτερο μέρος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που δημιουργείται από τους χώρους υγειονομικής ταφής είναι μεθάνιο.

Όταν ο χώρος υγειονομικής ταφής είναι καλυμμένος, οργανικά υλικά όπως χαρτί, υπολείμματα λαχανικών, ακόμη και μαγειρικό λίπος θα διασπαστούν σε περιβάλλον πλούσιο σε οξυγόνο. Καθώς οι μικροοργανισμοί που υπάρχουν στα σκουπίδια τρέφονται με το οργανικό υλικό, καταναλώνουν ό,τι οξυγόνο έχει απομείνει μέσα στον χώρο υγειονομικής ταφής αφού καλυφθεί. Μόλις οι μικροοργανισμοί χρησιμοποιήσουν όλο το οξυγόνο που έχουν στη διάθεσή τους, θα συνεχίσουν να διασπούν τα απόβλητα σε ένα αναερόβιο περιβάλλον, το οποίο παράγει μεθάνιο. Οι χειριστές χωματερών γνωρίζουν αυτή τη χημεία και μπορούν να χρησιμοποιήσουν τους σωλήνες που διατρέχουν τα στρώματα εδάφους του ΧΥΤΑ για να βοηθήσουν στην απορρόφηση μέρους του μεθανίου προτού εκλυθεί στην ατμόσφαιρα.

«Όταν εφαρμόζετε υψηλή πίεση κενού, τότε η φυσική της διάχυσης θα τραβήξει αέρα από έξω και αυτός ο αέρας φέρνει λίγο οξυγόνο», είπε ο Cadillo-Quiroz. “Οταν [operators] αρχίσουν να βλέπουν λίγο οξυγόνο που αρχίζει να εμφανίζεται στο αέριο που εξάγουν, θα μειώσουν την πίεση».

Παρόλο που οι φορείς υγειονομικής ταφής είναι σε θέση να διαχειριστούν μέρος των εκπομπών μεθανίου, το μεθάνιο είναι ένα ισχυρό αέριο θερμοκηπίου και οι χώροι υγειονομικής ταφής είναι μια ιδιαίτερα αξιοσημείωτη πηγή του ρύπου. Η EPA εκτιμά ότι


14,5% των εκπομπών μεθανίου το 2020


προέρχονταν από χώρους υγειονομικής ταφής, καθιστώντας τους τον τρίτο μεγαλύτερο εκπομπό αερίου.

Οι χώροι υγειονομικής ταφής στην τρέχουσα κατάστασή τους μπορεί να αισθάνονται σαν να χάνουν/χάνουν—αν δεν φέρουμε επανάσταση στον τρόπο που δημιουργούμε και απορρίπτουμε τα σκουπίδια, φαίνεται ότι έχουμε κολλήσει με αυτούς τους λάκκους σκουπιδιών που δημιουργούν ρύπανση. Ωστόσο, ο Lin και ο Rodgers ερευνούν το πλήθος των χημικών ουσιών που μπορεί να υπάρχουν στα στραγγίσματα προκειμένου να ενημερώσουν παρωχημένες ρυθμιστικές λίστες σχετικά με το ποιοι ρύποι υπάρχουν στην απορροή των χωματερών και ποια θα μπορούσε να είναι η επίδρασή τους στην ανθρώπινη υγεία. Επιπλέον, το δίδυμο μελετά μια μέθοδο για την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων των στραγγισμάτων των χωματερών σε λεκάνες απορροής και υδροφορείς μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φυτοεξυγίανση. Φυτεύοντας ένα φράγμα δέντρων γύρω από τη χωματερή αφού καλυφθεί, οι ρίζες αυτών των δέντρων θα μπορούσαν να τραβήξουν τα στραγγίσματα από το έδαφος προτού φτάσουν σε μια πηγή νερού.

Ο Rodgers εξήγησε: «Δημιουργήσαμε αυτά τα προστατευτικά δέντρων, αυτά τα συστήματα φυτοεξυγίανσης, που χρησιμοποιούν λεύκες και ιτιές, τα οποία είναι εξειδικευμένα, ταχέως αναπτυσσόμενα δέντρα, για να απορροφήσουν μερικούς από τους ρύπους και να αποκαταστήσουν αυτές τις τοποθεσίες. Βρίσκονται σε όλο το Μίτσιγκαν και το Ουισκόνσιν σε χώρους υγειονομικής ταφής, επειδή αυτές οι τοποθεσίες που έχουμε προσδιορίσει ότι βρίσκονται εντός της λεκάνης απορροής των Μεγάλων Λιμνών, έτσι δυνητικά τα υπόγεια ύδατα που ρέουν μέσα από αυτές τις τοποθεσίες θα μπορούσαν να φτάσουν στις Μεγάλες Λίμνες».

Η Cadillo-Quiroz, εν τω μεταξύ, υποστηρίζει ότι, ενώ οι χωματερές είναι μια ισχυρή πηγή μεθανίου, το αέριο θα μπορούσε να είναι μια τεράστια ευκαιρία για ενέργεια. Εάν μπορέσουμε να αξιοποιήσουμε το μεθάνιο που εκπέμπεται από μια χωματερή, λέει η Cadillo-Quiroz, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία των γεννητριών, που σημαίνει ότι αυτά τα απόβλητα αέρια θα μπορούσαν να επαναχρησιμοποιηθούν σε


μια πηγή ενέργειας


—αλλά μόνο εάν σχεδιάζουμε χωματερές πιο σκόπιμα και με καλύτερα συστήματα διαχείρισης.

«Νομίζω ότι αυτή είναι η προοπτική. Ο εξοπλισμός των χωματερών και η χειραγώγηση των μικροβίων μπορεί στην πραγματικότητα να μας δώσει μια οικονομική ευκαιρία και μια οικολογική ευκαιρία να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα μέρη πέρα ​​από το να είμαστε απλώς το λάκκο όπου ρίχνουμε πράγματα», είπε ο Cadillo-Quiroz.

Οι χωματερές, με όλη τους την ποικιλομορφία και την ενεργό χημεία τους, είναι κάτι πολύ περισσότερο από λάκκους σκουπιδιών. Είναι συνεχώς μεταβαλλόμενες πηγές ρύπανσης που ζουν και αναπνέουν — αλλά δεν χρειάζεται να παραμείνουν έτσι. Προς το παρόν, οι χωματερές συμβάλλουν στην αυξανόμενη κλιματική κρίση, αλλά με λίγη περισσότερη έρευνα και μηχανική, θα μπορούσαν να γίνουν σύμμαχός μας.