بقلم خوسيه ميغيل مونيوز غوميز - تشتهر بطانات البولي إيثيلين عالية الكثافة بأداء الاحتواء في مدافن النفايات، والتعدين، ومياه الصرف الصحي، وغيرها من القطاعات الحيوية. إن التقييم الأقل مناقشة ولكنه يستحق التقييم هو تصنيف البصمة الكربونية المتفوق الذي توفره الأغشية الأرضية HDPE مقابل الحواجز التقليدية مثل الطين المضغوط.
يمكن لبطانة HDPE مقاس 1.5 مم (60 مل) أن توفر ختمًا مشابهًا لـ 0.6 متر من الطين المضغوط عالي الجودة والمتجانس وتنتج نفاذية أقل من 1 × 10-11 م/ثانية (وفقًا لمعيار ASTM D 5887). يتجاوز الغشاء الأرضي HDPE بعد ذلك مقاييس عدم النفاذية والاستدامة الشاملة عندما يفحص المرء السجل العلمي الكامل، مع الأخذ في الاعتبار جميع الموارد والطاقة في إنتاج الطين والأغشية الأرضية HDPE لاستخدامها كطبقة حاجزة.
ويوفر النهج التركيبي الأرضي، كما تظهر البيانات، حلاً أكثر ملاءمة للبيئة.
ميزات البصمة الكربونية والأغشية الأرضية HDPE
المكون الرئيسي لـ HDPE هو مونومر الإيثيلين، والذي يتم بلمره لتكوين البولي إيثيلين. المحفزات الرئيسية هي ثلاثي كلوريد الألومنيوم ورباعي كلوريد التيتانيوم وأكسيد الكروم
تحدث بلمرة الإيثيلين والمونومرات المشتركة إلى HDPE في مفاعل بوجود الهيدروجين عند درجة حرارة تصل إلى 110 درجة مئوية (230 درجة فهرنهايت). يتم بعد ذلك تغذية مسحوق HDPE الناتج في آلة التكوير.
تستخدم SOTRAFA نظامًا مصقلًا (قالبًا مسطحًا) لتصنيع أغشية التبطين HDPE الأولية (ALVATECH HDPE) من هذه الكريات.
تحديد غازات الدفيئة ومكافئات ثاني أكسيد الكربون
كانت الغازات الدفيئة المدرجة في تقييمنا للبصمة الكربونية هي غازات الدفيئة الأساسية التي تم النظر فيها في هذه البروتوكولات: ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز. ولكل غاز قدرة مختلفة على الاحتباس الحراري (GWP)، وهو مقياس لمدى مساهمة كتلة معينة من الغازات الدفيئة في ظاهرة الاحتباس الحراري أو تغير المناخ.
يُصدر ثاني أكسيد الكربون بحكم التعريف قدرة على إحداث الاحترار العالمي تبلغ 1.0. لتضمين مساهمات الميثان وأكسيد النيتروز كميًا في التأثير الإجمالي، يتم ضرب كتلة انبعاثات الميثان وأكسيد النيتروز في عوامل الاحترار العالمي لكل منها، ثم تضاف إلى كتلة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لحساب كتلة "مكافئ ثاني أكسيد الكربون" الانبعاثات. ولأغراض هذه المقالة، تم أخذ إمكانيات إحداث الاحترار العالمي من القيم المدرجة في إرشادات وكالة حماية البيئة الأمريكية لعام 2010 "الإبلاغ الإلزامي عن انبعاثات غازات الدفيئة".
إمكانيات الاحترار العالمي لغازات الدفيئة التي تم النظر فيها في هذا التحليل:
ثاني أكسيد الكربون = 1.0 القدرة على إحداث الاحترار العالمي 1 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون/كجم من ثاني أكسيد الكربون
الميثان = 21.0 قدرة على إحداث الاحترار العالمي 21 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون/كجم من CH4
أكسيد النيتروز = 310.0 القدرة على إحداث الاحترار العالمي 310 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/كجم N2O
وباستخدام إمكانات الاحترار العالمي النسبية لغازات الدفيئة، تم حساب كتلة مكافئات ثاني أكسيد الكربون (CO2eq) على النحو التالي:
كجم ثاني أكسيد الكربون + (21.0 × كجم CH4) + (310.0 × كجم N2O) = كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون
الافتراض: معلومات الطاقة والمياه والنفايات من استخراج المواد الخام (النفط أو الغاز الطبيعي) من خلال إنتاج كريات HDPE ومن ثم تصنيع الأغشية الأرضية HDPE:
غشاء أرضي HDPE بسمك 5 مم، بكثافة 940 كجم/م3
تبلغ البصمة الكربونية للبولي إيثيلين عالي الكثافة 1.60 كجم من ثاني أكسيد الكربون/كجم من البولي إيثيلين (ICE, 2008).
940 كجم / م 3 × 0.0015 م × 10.000 م 2 / هكتار × 1.15 (الخردة والتداخلات) = 16.215 كجم HDPE / هكتار
E = 16,215 كجم HDPE/هكتار × 1.60 كجم ثاني أكسيد الكربون/كجم HDPE => 25.944 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/هكتار
النقل الافتراضي: 15.6 م2/شاحنة، 1000 كم من مصنع التصنيع إلى موقع العمل
15 كجم ثاني أكسيد الكربون / جالون ديزل × جالون / 3785 لترًا = 2.68 كجم ثاني أكسيد الكربون / لتر ديزل
26 جم N2O/gal ديزل x gal/3,785 لتر × 0.31 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/جرام N2O = 0.021 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/لتر ديزل
44 جم CH4/جالون دييز × جالون/3785 لترًا × 0.021 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/جرام CH4 = 0.008 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/لتر ديزل
1 لتر ديزل = 2.68 + 0.021 + 0.008 = 2.71 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون
انبعاثات نقل المنتجات بالشاحنات على الطريق:
E = TMT x (EF CO2 + 0.021∙EF CH4 + 0.310∙EF N2O)
E = TMT × (0.972 + (0.021 × 0.0035) + (0.310 × 0.0027)) = TM × 0.298 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/طن ميل
أين:
E = إجمالي انبعاثات مكافئ ثاني أكسيد الكربون (كجم)
TMT = طن الأميال المقطوعة
EF CO2 = عامل انبعاث ثاني أكسيد الكربون (0.297 كجم ثاني أكسيد الكربون/طن ميل)
EF CH4 = عامل انبعاث CH4 (0.0035 جرام CH4/طن ميل)
EF N2O = عامل انبعاث N2O (0.0027 جم N2O/طن ميل)
التحويل إلى الوحدات المترية:
0.298 كجم ثاني أكسيد الكربون/طن-ميل × 1.102 طن/طن × ميل/1.61 كم = 0,204 كجم ثاني أكسيد الكربون/طن-كم
E = TKT × 0,204 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/طن-كم
أين:
E = إجمالي انبعاثات مكافئ ثاني أكسيد الكربون (كجم)
TKT = الطن – الكيلومترات المقطوعة.
المسافة من مصنع التصنيع (سترافا) إلى موقع العمل (افتراضيًا) = 1000 كم
وزن الشاحنة المحملة النموذجي: 15,455 كجم/شاحنة + 15.6 م2 × 1.5 × 0.94/شاحنة = 37,451 كجم/شاحنة
641 شاحنة/هك
E = (1000 كم × 37451 كجم/شاحنة × طن/1000 كجم × 0.641 شاحنة/هكتار) × 0.204 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/طن-كم =
E = 4,897.24 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون/هكتار
ملخص البصمة الكربونية للأغشية الأرضية HDPE 1.5 مم
مميزات بطانات الطين المدمجة وبصمة الكربون الخاصة بها
تم استخدام بطانات الطين المضغوطة تاريخياً كطبقات عازلة في البحيرات المائية ومرافق احتواء النفايات. المتطلبات التنظيمية الشائعة لبطانات الطين المضغوطة هي سمك لا يقل عن 0.6 متر، مع موصلية هيدروليكية قصوى تبلغ 1 × 10-11 م / ثانية.
العملية: يتم استخراج الطين في مصدر الاقتراض باستخدام معدات البناء القياسية، والتي تقوم أيضًا بتحميل المواد على شاحنات تفريغ ثلاثية المحاور لنقلها إلى موقع العمل. من المفترض أن تبلغ سعة كل شاحنة 15 مترًا مكعبًا من التربة الرخوة. باستخدام عامل ضغط يبلغ 1.38، تشير التقديرات إلى أن هناك حاجة إلى أكثر من 550 حمولة شاحنة من التربة لبناء بطانة من الطين المضغوط بسمك 0.6 متر على مساحة هكتار واحد.
إن المسافة من مصدر الاقتراض إلى موقع العمل هي بالطبع خاصة بالموقع ويمكن أن تختلف بشكل كبير. ولأغراض هذا التحليل، تم افتراض مسافة 16 كم (10 أميال). يعد النقل من مصدر اقتراض الطين وموقع العمل مكونًا كبيرًا في إجمالي انبعاثات الكربون. يتم هنا استكشاف حساسية البصمة الكربونية الإجمالية للتغيرات في هذا المتغير الخاص بالموقع.
ملخص البصمة الكربونية لبطانة الطين المضغوط
خاتمة
في حين سيتم دائمًا اختيار الأغشية الأرضية HDPE للأداء قبل مزايا البصمة الكربونية، فإن الحسابات المستخدمة هنا تدعم مرة أخرى استخدام الحل الجيولوجي الاصطناعي على أساس الاستدامة مقابل حلول البناء الشائعة الأخرى.
سيتم تحديد الأغشية الأرضية مثل ALVATECH HDPE 1.5 مم لمقاومتها الكيميائية العالية، وخصائصها الميكانيكية القوية، وعمر الخدمة طويل الأمد؛ ولكن يجب علينا أيضًا أن نأخذ وقتًا لندرك أن هذه المادة توفر معدل بصمة كربونية أقل بمقدار 3 مرات من الطين المضغوط. حتى إذا قمت بتقييم الطين عالي الجودة وموقع الاستعارة على بعد 16 كم فقط من موقع المشروع، فإن الأغشية الأرضية HDPE القادمة من مسافة 1000 كم لا تزال تتفوق على الطين المضغوط من حيث قياس البصمة الكربونية.
من: https://www.geosynthetica.net/carbon-footprint-hdpe-geomembranes-aug2018/
وقت النشر: 28 سبتمبر 2022