На свалках образуется метан при разложении органических отходов. Вот как мы можем смягчить и предотвратить эти выбросы, вызывающие потепление климата.
Свалки твердых бытовых отходов являются третьим по величине источником выбросов метана, связанных с деятельностью человека, в Соединенных Штатах. Наши муниципальные свалки выбрасывают примерно 3,7 миллиона метрических тонн метана, или около 295 миллионов метрических тонн эквивалента двуокиси углерода (MMT CO2 e) за 20-летний период времени. Это примерно эквивалентно ежегодным выбросам от вождения 66 миллионов легковых автомобилей, работающих на газе, или эксплуатации 79 угольных электростанций. Кроме того, недавние авиационные и спутниковые исследования выявили большие шлейфы метана на свалках по всей стране, при этом на некоторых свалках было получено существенное занижение данных.
К счастью, существуют проверенные стратегии, позволяющие лучше контролировать выбросы метана на свалке, в первую очередь не допуская попадания на свалку образующих метан органических отходов. В этой статье мы обсудим стратегии смягчения последствий и предотвращения, рычаги изменения и преимущества немедленных действий по сдерживанию выброса метана на свалках.
Проблема свалок: что входит и что выходит
Каждый год более 145 миллионов тонн отходов захороняется в Соединенных Штатах. Более половины этих отходов являются органическими или биоразлагаемыми, а пищевые отходы являются наиболее распространенным материалом, захораниваемым на свалках. Когда органические отходы разлагаются на свалке, образуется метан : сверхмощный парниковый газ, согревающий эффект примерно в 80 раз больше, чем у углекислого газа на 20-летнем временном горизонте. В то время как некоторые свалки должны контролировать свой газ, количество фактически улавливаемого метана может сильно различаться в зависимости от конструкции и методов эксплуатации.
На рисунке ниже показаны основные факторы образования метана на свалках: от поступающих органических отходов , из которых образуется метан, до недостатков в системах контроля , которые позволяют ему улетучиваться. Свалки выделяют метан диффузно через поверхность свалки ( выбросы из площадных источников ) и в более концентрированных горячих точках ( выбросы из точечных источников ), которые могут возникать из-за трещин в покрытии свалки, плохо работающей системы сбора газа или неэффективных факелов, среди других причин. Операторы обычно проводят мониторинг поверхностного метана раз в три месяца, что означает, что утечки могут остаться незамеченными.
Помимо метана, свалки выбрасывают опасные загрязнители воздуха, прекурсоры озона и твердые частицы, соединения, вызывающие неприятный запах, и другие опасные газы, которые могут влиять на качество воздуха, здоровье человека и качество жизни. Населенные пункты, прилегающие к свалке, несут основную тяжесть этих воздействий. По данным EJScreen Агентства по охране окружающей среды, 54 процента сообщаемых свалок имеют сообщества в пределах одной мили, которые превышают средний национальный показатель по проценту цветных людей или проценту малообеспеченных.
Как мы это исправим: Контролируем метан, перенаправляем органику!
Хотя 145 миллионов тонн — это огромная цифра, отходы, вывозимые на свалки за один год, невелики по сравнению со всеми метанообразующими отходами, которые уже сегодня находятся на свалках. Таким образом, решение проблемы метана на свалках потребует двустороннего подхода: (1) улучшенный мониторинг и контроль для снижения выбросов от отходов на месте и (2) сокращение количества захоронения органических отходов для предотвращения образования метана в будущем.
Снижение выбросов от отходов на месте
Усовершенствования в конструкции и эксплуатации могут помочь контролировать выбросы метана на полигоне. К ним относятся: всесторонний мониторинг для быстрого обнаружения и устранения неорганизованных выбросов, эффективные методы укрытия для контроля поверхностного метана, конструкция надежной системы сбора газа и операции для максимального улавливания газа, а также эффективное уничтожение или полезное использование собранного газа из органических отходов. На приведенном ниже рисунке показана хорошо спроектированная и управляемая свалка, обеспечивающая максимальное улавливание газа при минимальных неорганизованных выбросах.
По оценкам Калифорнийского совета по воздушным ресурсам, к 2030 году на свалках штата можно добиться прямого сокращения выбросов на 10 процентов за счет усиления мониторинга, эксплуатационных усовершенствований, покрытия с меньшей проницаемостью и передовых систем сбора свалочного газа. Департамент окружающей среды Мэриленда оценивает сокращение выбросов свалочного газа на 25–50 процентов благодаря его положению о мониторинге и контроле свалочного газа при полном его внедрении.
Предотвращение образования метана в будущем
Сокращение вывоза органических отходов на свалки предотвращает образование нового метана. Эта стратегия включает усилия на начальном этапе по сокращению и перераспределению излишков , а также усилия на нисходящем этапе по переработке оставшихся органических отходов. Минимизация пищевых отходов на фермах, улучшение управления запасами и пожертвование излишков съедобных продуктов — все это помогает предотвратить попадание органических отходов в наш поток отходов. Оставшиеся органические отходы затем можно разделить и переработать в компост, биогаз или другие полезные конечные продукты .
Установки для компостирования позволяют избежать образования метана за счет аэробного (с кислородом) разложения органических отходов, в то время как анаэробные метантенки производят метан в закрытом резервуаре, что ограничивает летучие выбросы метана. Направление 75 процентов пищевых отходов в США, вывозимых на свалку за один год, на установку для компостирования или анаэробный ферментер приведет к сокращению выбросов на 80–90 процентов в течение срока службы отходов по сравнению с захоронением, согласно модели сокращения отходов Агентства по охране окружающей среды (WARM). На рисунке ниже показаны различные альтернативы захоронению органических отходов. Результатом является более цикличная, эффективная система управления отходами с низким уровнем выбросов.
На основе рисунка 4-1 из документа Агентства по охране окружающей среды США по переработке органических отходов в Соединенных Штатах: стратегии снижения выбросов метана.
Рычаги для стимулирования изменений
Существует несколько рычагов для реализации стратегии, изложенной выше, от политики до отрасли и изменений на наших собственных кухнях.
На федеральном уровне EPA регулирует свалки в соответствии с Законом о чистом воздухе и имеет широкие полномочия устанавливать стандарты проектирования и практики работы, обеспечивающие сокращение выбросов. Агентство должно пересмотреть свои правила захоронения отходов в 2024 году и разработать амбициозные стандарты, отражающие новейшие передовые методы контроля метана и поощряющие утечку органических веществ. Конгресс также может предоставить финансирование субнациональным усилиям по сокращению потерь и порчи пищевой продукции и расширению инфраструктуры по переработке органических отходов, в том числе посредством законопроекта о фермерских хозяйствах .
На государственном уровне строгие стандарты захоронения отходов , программы мониторинга метана , постановления об отводе органических веществ , требования о пожертвовании пищевых продуктов и программы закупки компоста могут способствовать сокращению выбросов. Местные органы власти также являются важными лицами, принимающими решения в области обращения с отходами, контролируя услуги по сбору и утилизации для жителей. Многие свалки в Соединенных Штатах принадлежат муниципалитетам, которые могут применять передовые методы мониторинга и контроля своего метана. Города также обладают юрисдикцией устанавливать свои собственные цели по отводу органических отходов , а также улучшать и расширять местную инфраструктуру сбора и переработки органических отходов .
Помимо правительства, операторы могут предпринять шаги для сокращения выбросов метана. Всеобъемлющий контроль может привести к дополнительным затратам для операторов свалок, но он также может обеспечить экономию с течением времени. Улучшение показателей улавливания газа увеличивает доходы свалок, продающих свой газ, и есть возможности финансирования для поддержки мониторинга и борьбы с выбросами метана. Точно так же проекты по переработке органики могут иметь более высокие первоначальные затраты, чем захоронение, но доход от ценных конечных продуктов (например, компоста, биогаза, дигестата) может сделать проекты экономически жизнеспособными, а в некоторых случаях более прибыльными, чем захоронение с течением времени. Кроме того, существуют налоговые льготы и возможности финансирования, которыми разработчики проектов могут воспользоваться в соответствии с Законом о снижении инфляции.
Наконец, каждый фунт органических отходов, которые домохозяйства не выбрасывают на свалку, — это фунт, из которого не образуется метан. Существует ряд стратегий по сокращению личных пищевых отходов, от лучшего планирования питания и хранения продуктов до компостирования в домашних условиях.
Преимущества действовать сейчас
Снижение выбросов метана и его предотвращение могут принести сквозные выгоды, в том числе:
Медленное потепление в краткосрочной перспективе : снижение выбросов метана может быстро снизить темпы потепления в ближайшей перспективе. Сильное, быстрое и устойчивое сокращение выбросов метана в разных секторах является ключом к замедлению краткосрочного потепления и ограничению риска переломных моментов климата.
Выполнение наших обязательств в области климата : Соединенные Штаты поставили несколько целей по сокращению выбросов метана, подписав Глобальное обязательство по метану (GMP) и на саммите лидеров Северной Америки в 2023 году . Решительные действия по контролю за выбросами на свалках помогут Соединенным Штатам выполнить свои обязательства в отношении метана и более широкие климатические обязательства; Сокращение выбросов метана в соответствии с GMP, по оценкам, будет способствовать примерно 8 процентам общего сокращения выбросов на 50–52 процента, которое Соединенные Штаты обязались выполнить на COP26.
Защита сообществ, прилегающих к свалке : многие технологии и методы, которые сокращают выбросы метана на свалках, также сокращают выбросы летучих органических соединений, запахов и других местных загрязнителей воздуха, согласно EPA. Таким образом, более строгие стандарты по улавливанию и контролю свалочного газа могут помочь решить проблемы с качеством воздуха и запахом, с которыми сталкиваются сообщества, прилегающие к свалке. Стратегии по предотвращению и отводу органических отходов также помогают уменьшить запахи, свести к минимуму образование фильтрата и связанное с ним загрязнение грунтовых вод, а также предотвратить расширение свалки.
Обеспечение местных преимуществ : Предотвращение пищевых отходов экономит деньги домохозяйств, а пожертвования обеспечивают еду для нуждающихся семей. Переработка органики также может создавать рабочие места, поскольку на предприятиях по компостированию обычно работает больше людей на тонну отходов, чем на свалках. Конечные продукты органической переработки приносят дополнительные преимущества: биогаз из отведенных органических веществ можно использовать для вытеснения местного спроса на ископаемые, а компост может улучшить здоровье почвы, улавливать углерод, способствовать повышению урожайности, а также способствовать лесовосстановлению и восстановлению водно-болотных угодий.