Piantare coperture per discariche

Jul 24, 2023

Le coperture del suolo vengono utilizzate per ridurre la quantità di acqua che si infiltra nei depositi di rifiuti nelle discariche. Riducendo il volume dell’acqua infiltrata si diminuisce la quantità di percolato generato e il rischio di contaminazione delle falde acquifere.

Generalmente, le coperture del suolo sono progettate con materiali a bassa conduttività idraulica saturati, come barriere di argilla compattata, rivestimenti di argilla geosintetica (GCL) o rivestimenti di membrane flessibili (FML), noti anche come geomembrane (GM). Questa filosofia di progettazione viene spesso definita barriera “impermeabile” o approccio “ombrello”. È stato dimostrato che le coperture barriera perdono le loro qualità impermeabili nel tempo a causa dell'influenza delle variazioni climatiche sull'integrità del sistema di rivestimento.

Un’alternativa è progettare le coperture delle discariche utilizzando un approccio di bilancio idrico per sfruttare la capacità di stoccaggio dell’acqua dei terreni a tessitura più fine e ricchi di sostanza organica e la capacità di rimozione dell’acqua della vegetazione. Questo tipo di copertura viene definita copertura di evapotraspirazione (ET) o copertura di bilancio idrico.

Secondo una ricerca, le coperture ET delle discariche possono anche essere descritte come coperture di discariche di terreno vegetato con lo scopo principale di controllare l'infiltrazione delle precipitazioni nella zona dei rifiuti attraverso meccanismi di bilancio idrico, tra cui evaporazione e fotosintesi, invece del meccanismo resistivo impiegato dalle coperture barriera convenzionali. articolo di William H. Albright e altri nel 2010.

Le variabili che possono essere manipolate durante la progettazione delle coperture ET sono la vegetazione, le proprietà del suolo e lo spessore degli strati di suolo. Secondo un documento di ricerca di Mark Ankeny e altri del 2000, è necessaria un'appropriata combinazione di queste variabili in base al clima locale per garantire una progettazione adeguata. Pertanto, la chiave nella progettazione delle coperture ET è fornire terreno sufficiente per immagazzinare l'acqua durante la vegetazione. mesi dormienti in modo che l'acqua immagazzinata possa essere rilasciata durante la stagione di crescita delle piante.

Secondo il documento Albright del 2010, questi tipi di coperture sono stati ampiamente utilizzati, soprattutto nelle regioni aride e semiaride. In generale, gli strati delle coperture ET sono progettati con terreni in grado di supportare piante con sistemi radicali altamente distribuiti e una grande quantità di contenuto organico. È noto anche che le radici e la vegetazione sono terreni adatti per batteri naturali chiamati metanotrofi, noti per ossidare i gas di discarica, compreso il metano, in anidride carbonica perché possiedono l'enzima metano monoossigenasi, che consente loro di utilizzare il metano come sostanza chimica. fonte di energia e una delle principali fonti di carbonio.

Diversi studi precedenti sull’ossidazione del metano delle discariche nel suolo hanno dimostrato la sua capacità come meccanismo per ridurre le emissioni di metano dalle superfici delle discariche. Tuttavia, la capacità del terreno di copertura della discarica di ossidare il metano dipende dalle proprietà fisiche e chimiche dei materiali di copertura della discarica, come il tipo di terreno, il contenuto di umidità, la densità e il contenuto organico e di nutrienti. Inoltre, le condizioni ambientali come la temperatura e le precipitazioni possono influenzare la capacità dei terreni di copertura delle discariche di ossidare il metano.

È stato riportato che i livelli di ossidazione del metano dipendono anche dall'entità del carico di metano dalla massa dei rifiuti nel profilo del suolo. Poiché esistono tutte queste variabili, sono stati sviluppati modelli matematici per stimare l’ossidazione del metano nelle coperture del suolo delle discariche simulando il trasporto di acqua, calore e gas, nonché l’ossidazione biologica in una varietà di climi.

Uno di questi modelli è stato sviluppato da un gruppo di ricerca della Florida A&M University-Florida State University College of Engineering: il Landfill Surface Emissions Model (LandSEM). LandSEM combina il flusso di acqua e calore con il trasporto di gas e l'ossidazione nei profili del suolo di copertura in qualsiasi condizione climatica e in diverse condizioni di carico di metano. L'ultima versione del modello è stata raggruppata tramite un'interfaccia utente grafica. Il nuovo modello LandSEM comprende quattro moduli principali:

Precedenti ricerche hanno utilizzato LandSEM per sviluppare una tecnica per stimare l'entità dell'ossidazione biologica del metano in qualsiasi profilo di suolo di copertura installato su discariche nelle zone climatiche del bacino del Mediterraneo, coperture ET nei diversi climi della California e coperture ET, denominate fito -coperture, da realizzare in diverse ecozone dell'Australia. In tutti questi studi, LandSEM è stato utilizzato per sviluppare correlazioni tra la percentuale di ossidazione del metano e il metano che fuoriesce dal sistema di raccolta del gas sul fondo del profilo del suolo in diverse condizioni microclimatiche, tenendo conto delle precipitazioni giornaliere, della temperatura media dell'aria e della pressione barometrica.