Plantando coberturas de aterros

Jul 24, 2023

As coberturas do solo são utilizadas para reduzir a quantidade de água que se infiltra nos depósitos de resíduos nos aterros sanitários. A redução do volume de água infiltrada diminui a quantidade de lixiviados gerados e o risco de contaminação das águas subterrâneas.

Geralmente, as coberturas do solo são projetadas com materiais de condutividade hidráulica de baixa saturação, como barreiras de argila compactada, revestimentos de argila geossintética (GCLs) ou revestimentos de membranas flexíveis (FMLs), que também são chamados de geomembranas (GM). Esta filosofia de design é muitas vezes referida como uma barreira de “capa de chuva” ou abordagem de “guarda-chuva”. Foi demonstrado que as coberturas de barreira perdem as suas qualidades impermeáveis ​​ao longo do tempo devido à influência das variações climáticas na integridade do sistema de revestimento.

Uma alternativa é conceber coberturas de aterros utilizando uma abordagem de equilíbrio hídrico para explorar a capacidade de armazenamento de água de solos de textura mais fina e ricos em matéria orgânica e a capacidade de remoção de água da vegetação. Este tipo de cobertura é referida como cobertura de evapotranspiração (ET) ou cobertura de balanço hídrico.

As coberturas ET de aterros sanitários também podem ser descritas como coberturas de aterros de solo com vegetação, com o objetivo principal de controlar a infiltração de precipitação na zona de resíduos por meio de mecanismos de equilíbrio hídrico, incluindo evaporação e fotossíntese, em vez do mecanismo resistivo empregado pelas coberturas de barreira convencionais, de acordo com uma pesquisa artigo de William H. Albright e outros em 2010.

As variáveis ​​que podem ser manipuladas durante o dimensionamento das coberturas ET são a vegetação, as propriedades do solo e a espessura das camadas do solo. É necessária uma combinação apropriada destas variáveis ​​com base no clima local para garantir um desenho apropriado, de acordo com um trabalho de investigação de Mark Ankeny e outros em 2000. Portanto, a chave na concepção de coberturas ET é fornecer solo suficiente para armazenar água durante a vegetação. meses de dormência para que a água armazenada possa ser liberada durante a estação de crescimento das plantas.

Estes tipos de coberturas têm sido amplamente utilizados, especialmente em regiões áridas e semiáridas, de acordo com o artigo de Albright de 2010. Em geral, as camadas de coberturas ET são projetadas com solos que podem suportar plantas com sistemas radiculares altamente distribuídos e com grande conteúdo orgânico. As raízes e a vegetação também são conhecidas por serem meios adequados para bactérias naturais chamadas metanotróficas, que oxidam gases de aterros sanitários - incluindo metano - em dióxido de carbono porque possuem a enzima metano mono-oxigenase, que lhes permite usar metano como fonte de energia e uma importante fonte de carbono.

Vários estudos anteriores sobre a oxidação do metano em aterros sanitários demonstraram sua capacidade como mecanismo para reduzir as emissões de metano das superfícies dos aterros. No entanto, a capacidade do solo de cobertura do aterro para oxidar o metano depende das propriedades físicas e químicas dos materiais de cobertura do aterro, tais como o tipo de solo, o teor de humidade, a densidade e o conteúdo orgânico e de nutrientes. Além disso, as condições ambientais, como temperatura e precipitação, podem afetar a capacidade dos solos de cobertura de aterros de oxidar o metano.

Também foi relatado que os níveis de oxidação do metano dependem da magnitude da carga de metano da massa de resíduos para o perfil do solo. Como todas estas variáveis ​​existem, foram desenvolvidos modelos matemáticos para estimar a oxidação do metano em coberturas de solo de aterros, simulando o transporte de água, calor e gás, bem como a oxidação biológica numa variedade de climas.

Um desses modelos foi desenvolvido por uma equipe de pesquisa da Florida A&M University-Florida State University College of Engineering: o Landfill Surface Emissions Model (LandSEM). LandSEM combina fluxo de água e calor com transporte de gás e oxidação nos perfis de cobertura do solo sob quaisquer condições climáticas e sob diferentes condições de carga de metano. A versão mais recente do modelo foi fornecida por meio de uma interface gráfica de usuário. O novo modelo LandSEM é composto por quatro módulos principais:

Pesquisas anteriores usaram LandSEM para desenvolver uma técnica para estimar a extensão da oxidação biológica do metano em qualquer perfil de solo de cobertura instalado em aterros sanitários nas zonas climáticas da bacia do Mediterrâneo, coberturas ET sob os diferentes climas na Califórnia e coberturas ET, referidas como fito -coberturas, a serem construídas em diferentes ecozonas da Austrália. Em todos estes estudos, o LandSEM foi utilizado para desenvolver correlações entre a percentagem de oxidação do metano e o metano que escapa do sistema de recolha de gás para o fundo do perfil do solo sob diferentes condições microclimáticas, tendo em conta a precipitação diária, a temperatura média do ar e a pressão barométrica.