Plantar cubiertas de vertederos

Jun 21, 2023

Las cubiertas de suelo se utilizan para reducir la cantidad de agua que se infiltra en los depósitos de residuos en los vertederos. Reducir el volumen de agua que se infiltra disminuye la cantidad de lixiviados que se generan y el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas.

Generalmente, las coberturas de suelo se diseñan con materiales de baja conductividad hidráulica saturada, como barreras de arcilla compactada, revestimientos de arcilla geosintética (GCL) o revestimientos de membranas flexibles (FML), que también se denominan geomembranas (GM). Esta filosofía de diseño a menudo se denomina barrera “impermeable” o enfoque “paraguas”. Se ha demostrado que las cubiertas de barrera pierden sus cualidades impermeables con el tiempo debido a la influencia de las variaciones climáticas en la integridad del sistema de revestimiento.

Una alternativa es diseñar cubiertas de vertederos utilizando un enfoque de equilibrio hídrico para explotar la capacidad de almacenamiento de agua de los suelos ricos en materia orgánica y de textura más fina y la capacidad de eliminación de agua de la vegetación. Este tipo de cubierta se conoce como cubierta de evapotranspiración (ET) o cubierta de equilibrio hídrico.

Según una investigación, las cubiertas de ET de vertedero también pueden describirse como cubiertas de suelo con vegetación con el propósito principal de controlar la infiltración de precipitación en la zona de desechos a través de mecanismos de equilibrio hídrico, incluida la evaporación y la fotosíntesis, en lugar del mecanismo resistivo empleado por las cubiertas de barrera convencionales. artículo de William H. Albright y otros en 2010.

Las variables que se pueden manipular durante el diseño de cubiertas de ET son la vegetación, las propiedades del suelo y el espesor de las capas del suelo. Se necesita una combinación adecuada de estas variables en función del clima local para asegurar un diseño apropiado, según un artículo de investigación de Mark Ankeny y otros en 2000. Por lo tanto, la clave en el diseño de cubiertas ET es proporcionar suficiente suelo para almacenar agua durante la fase de vegetación. meses de inactividad para que el agua almacenada pueda liberarse durante la temporada de crecimiento de las plantas.

Este tipo de cubiertas se han utilizado ampliamente, especialmente en regiones áridas y semiáridas, según el artículo de Albright de 2010. En general, las capas de coberturas ET están diseñadas con suelos que puedan sustentar plantas con sistemas radiculares muy distribuidos y un gran contenido orgánico. También se sabe que las raíces y la vegetación son medios adecuados para bacterias naturales llamadas metanótrofos, que oxidan los gases de los vertederos (incluido el metano) a dióxido de carbono porque poseen la enzima metanomonooxigenasa, que les permite utilizar el metano como fuente de energía y una importante fuente de carbono.

Varios estudios previos sobre la oxidación del metano de los vertederos en el suelo han demostrado su capacidad como mecanismo para reducir las emisiones de metano de las superficies de los vertederos. Sin embargo, la capacidad del suelo de cobertura del vertedero para oxidar metano depende tanto de las propiedades físicas como químicas de los materiales de cobertura del vertedero, como el tipo de suelo, el contenido de humedad, la densidad y el contenido orgánico y de nutrientes. Además, las condiciones ambientales como la temperatura y la precipitación pueden afectar la capacidad de los suelos que cubren los vertederos para oxidar el metano.

También se ha informado que los niveles de oxidación de metano dependen de la magnitud de la carga de metano desde la masa de desechos al perfil del suelo. Debido a que existen todas estas variables, se han desarrollado modelos matemáticos para estimar la oxidación de metano en las cubiertas del suelo de los vertederos simulando el transporte de agua, calor y gas, así como la oxidación biológica en una variedad de climas.

Uno de esos modelos fue desarrollado por un equipo de investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Florida A&M-Universidad Estatal de Florida: el Modelo de Emisiones de Superficie de Vertederos (LandSEM). LandSEM combina el flujo de agua y calor con el transporte de gas y la oxidación en los perfiles del suelo de cobertura bajo cualquier condición climática y bajo diferentes condiciones de carga de metano. La última versión del modelo se incluyó a través de una interfaz gráfica de usuario. El nuevo modelo LandSEM consta de cuatro módulos principales:

Investigaciones anteriores utilizaron LandSEM para desarrollar una técnica para estimar el alcance de la oxidación biológica del metano en cualquier perfil de suelo de cobertura instalado en vertederos en las zonas climáticas de la cuenca mediterránea, cubiertas de ET en los diferentes climas de California y cubiertas de ET, conocidas como fito. -cubiertas, que se construirán en diferentes ecozonas de Australia. En todos estos estudios, se utilizó LandSEM para desarrollar correlaciones entre el porcentaje de oxidación de metano y el metano que escapa del sistema de recolección de gas hacia el fondo del perfil del suelo en diferentes condiciones microclimáticas, teniendo en cuenta la precipitación diaria, la temperatura media del aire y la presión barométrica.

Investigaciones anteriores dividieron la región mediterránea en cuatro subclimas o subregiones. Para estimar la oxidación de metano para las cubiertas de ET en vertederos de la cuenca mediterránea, se seleccionaron 17 sitios en o cerca de grandes ciudades. Se asumió que los 17 lugares eran representativos de los microclimas regionales dentro de cada una de las subregiones de la cuenca mediterránea. Esa investigación informó que una cubierta de ET de 1 metro de espesor (si se construye en un vertedero en Túnez) podría generar un crédito de carbono de 80.000 dólares durante su primer año. El crédito de carbono estimado disminuye a 40.000 dólares después de 46 años. Esto es muy alentador en términos de motivar a los países en desarrollo a cerrar sus vertederos de desechos utilizando tapas de suelo.

Investigaciones anteriores informaron que el potencial de las cubiertas ET para reducir la liberación fugitiva de metano a la atmósfera debería fomentar el uso de cubiertas ET en Australia y otros lugares. Esa investigación utilizó LandSEM para desarrollar estimaciones de oxidación de metano para la reducción de un vertedero típico de 5 acres con 500.000 toneladas de desechos mixtos. El flujo bruto de carga de metano en el fondo de la cubierta de ET se estimó con la calculadora de emisiones de desechos sólidos del Informe Nacional de Invernadero y Energía en 110 gramos por metro cúbico por día.

Según cálculos que utilizan una variedad de unidades de crédito de carbono australianas, la instalación de una cubierta ET en este vertedero en particular podría generar una reducción de entre aproximadamente 56 000 y 114 000 dólares australianos por año y un valor de mercado actual aproximado de 76 000 dólares australianos por año.

El Dr. Tarek Abichou es profesor de ingeniería civil en Florida A&M University-Florida State University con sede en Tallahassee, Florida.

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