إن مدافن النفايات الحديثة هي نظم مفاعلات بيولوجية معقدة تولد كميات كبيرة من الميثان وثاني أكسيد الكربون عن طريق التحلل الهوائي للنفايات العضوية، وتعتمد الميثان، وهو غاز حراري ينطوي على إمكانية الاحترار العالمي على أكثر من 28 مرة من ثاني أكسيد الكربون خلال فترة 100 سنة، على إدارة نشطة لخفض الانبعاثات في الغلاف الجوي وتخفيف آثاره.

ما هي الاصطناعية الجيوغرافية؟

(أ) [المركبات الاصطناعية] هي مواد مصممة خصيصاً للاستخدام في المواد الجيوتقنية والجغرافية والتطبيقات الهندسية الهيدروليكية، وهي مصممة على أساس حواجز متعددة الأطراف ومحتوية على مواد مركبة (البوليثيلين وبوليبروبيلين وبوليستر وكلوريد متعدد الفينيل)

دور الاصطناعيين الجيولوجيين في إدارة صواريخ المدافن الحديثة

نظم حواجز الغاز

ومن ثم فإن المهمة الرئيسية لاستخراج المعادن الأرضية في نظم الغاز المفلور هي توفير حاجز فعال للغاز يحول دون انبعاثات الميثان الهاربة، وهذا أكثر ما يتم إنجازه باستخدام خواص الغازات السطحية ذات الكفاءة القصوى التي تنجم عن وجود الغازات السطحية (FLT:1]، والتي تُصنع عادة من خلال بروتوكولات البوليثيلين العالية الكثافة، كجزء من نظام خط الغليان المركب في قاعدة وجانبي الزرعة.

Drainage and Gas Conveyance Layers

كما أن عمليات استخراج الغازات ذات الصبغة الجيولوجية (GiF) تؤدي دوراً حاسماً في تيسير حركة الغاز داخل مدافن النفايات إلى نقاط الإخراج.

توزيع الغازات ومراقبتها

وبالإضافة إلى نقل الغازات السائبة، تستخدم التركيبات الجيولوجية الاصطناعية لخلق طبقات هندسية لتوزيع الغازات تشجع تدفق الغازات الموحدة عبر مدافن القمامة، وكثيرا ما تشمل هذه الخنادق الغازية المهددة طبقات الغاز المهشمة التي تخفض فيها مستويات الغازات الغازية الثابتة و مواد التصريف المضغوطة

أنواع التركيبات الأرضية المستخدمة في نظم جمع الغازات المدافن

Polyethylene (HDPE) Geomembranes

إن مادة HDPE، وهي مادة مهيمنة تستخدم في نظم الغاز المسيل للفلور، وهي مُمنحة لمقاومتها الكيميائية الممتازة للأحماض العضوية، والهيدروكربونات المُعدية، والمركبات المُعدّلة على الوجه الصحيح، وهي مواد مُعدّلة للغاز السُمكيّل، والتي تُعدّل عادةً مواد مثبتة للغاز المضغوط (من 25 إلى 50 كيلو متراً)

الاستخدامات الأرضية غير المأخوذة من أجل التصويب والتدريب

- [[يُصنع] الاختراق الجيوئي غير المأخوذ من خلال قذف الإبر أو ربطها بحرياً بالألياف المتعددة الأطراف (معظمها من البولي بروبيلين) لخلق نسيج بهيكل أحادي ثلاثي الأبعاد، وتستخدم هذه المواد على نطاق واسع في نظم الغاز المميت كطبقات مرشّحة تفصل بين مواد جمع الغازات من النفايات، مع السماح بتدفق الغازات بحرية.

Geogrids for Reinforcement and Stability

إن الحجاجات الأرضية هي هياكل ذات أحجية مفتوحة مصنوعة من البوليمرات ذات الوزن العالي مثل البوليستر أو متعدد البروبيل، وتُجمع بمواد وقائية مثل الكريسليك أو البوليكوم، وتُستخدم في نظم الغاز المفلور، وذلك أساسا لتعزيز خنادق الغاز، والأغطية الوسيطة النهائية ضد القوى المثبطة التي تسببها تسوية النفايات)٢(.

مركبات جغرافية لتحسين الأداء

وتجمع المبيدات الجيولوجية ذات الصلصة بين طبقاتين أو أكثر من طبقات التجميل من أجل تحقيق وظائف لا يمكن أن توفرها المواد الوحيدة بكفاءة، أما بالنسبة لنظم الغازات ذات الغطاء الأرضي البالغ الصغر التي تبلغ مساحتها 300-0، فهي تشكل أيضاً مزايا متجانسة غير متجانسة في مستويات النفايات السطحية تتراوح بين 600-0 (الغاز المحتوي على مركبات ثلاثية المبيدات).

اعتبارات التصميم والتركيب للنظم ذات الغطاء الحرجي التركيبي

اختيار المواد والقابلية للاختراق الكيميائي

أما ظروف التحلل الجيوغرافي الاصطناعي لنظم الغاز المسيل للفلور فلا بد أن تفسر التركيب الكيميائي لغاز مدافن القمامة وما يرتبط به من ملوثات يمكن أن تحتوي على أحماض عضوية، وكبريتيدات، ومركبات عضوية متفجرة يمكن أن تزيل بعض البوليمرات.

أشعة رطوبة الأرض واختبارها

وتُعدّ نوعية السيم أهم العوامل في تحقيق حاجز الغاز الوظيفي مع خط ثابت من نوع جيومبراني. ويجب أن تكون الأشعة المقطعية متينة ومستمرة ومتحررة من العيوب التي يمكن أن تسمح بهجرة الغاز.() أما بالنسبة لمواقع الاختبارات غير المستقرة في إطار اختبارات الغازات المميتة (DDPE:0) فتحدد خطاً رئيسياً للتسرب في المواقع التي تستخدم فيها أجهزة الصمام.

منظمة السلوك والتدفق الطويل الأجل

ومن بين التحديات الرئيسية في مجال التصميم في نظم الغاز المشبع بالفلور، الحفاظ على قدرة كافية على تدفق الغاز من خلال طبقات الصرف تحت حمولة ضغط عالية تفرضها عمق النفايات، كما أن السلوك المضغوط للغاز الثابت بالنسبة للغاز الجيوولوجي والمركبات الأرضية يعتمد على الوقت والإجهاد؛ والمواد التي تظهر ارتفاع معدل التكاثر في الحمولات المنخفضة قد تشهد انخفاضا كبيرا في القدرة على التدفق تحت 700 كيلو متر من الضغط الزائد().

المزايا واستحقاقات الأداء للجيوز الاصطناعية في نظم الغطاء الحرجي

تعزيز القدرات والحد من الانبعاثات

كما أن عمليات جمع الغازات ذات الكفاءة في استخدام الغازات المنخفضة جداً، تُحدّد من كفاءة استخدام الغازات المتروكة مقارنة بالنظم التقليدية القائمة على التربة وحدها، كما أن استخدام حاجز جيومبراني تحت الكتلة العادمة يكفل أن الغاز موجه نحو آبار استخراج الغاز بدلاً من الهروب من خلال قاعدة أو جانبي مدافن النفايات، وقد أثبتت الدراسات أن المدافن ذات النظم الجيوسفيرية المحتوية على مواصفات يمكن أن تحقق كفاءة جمعها بنسبة 85% من الغازات

كفاءة التكاليف والتشييد

وكثيرا ما يؤدي استخدام المواد الاصطناعية في نظم الغاز المسيل إلى انخفاض تكاليف التشييد عموما مقارنة بالبدائل التي تولدها التربة فقط، كما أن المواد الاصطناعية هي منتجات مصنعة ذات خصائص يمكن التنبؤ بها، مما يقلل من الحاجة إلى مراقبة واسعة النطاق للجودة الميدانية ويتيح التركيب السريع، كما أن طبقة المدخرات ذات الحجم التركيبي للتصريفات الأرضية يمكن أن توضع بمعدل يتراوح بين ٥٠٠ و٠٠٠ ١ متر مربع في الساعة بالمقارنة مع ١٠٠ متر مربع

Environmental Co-Benefits and Leachate Management

كما أن الـ 500 من الـمركبات الأرضية المستخدمة في نظم جمع الغازات توفر فوائد إضافية لإدارة الغسل، كما أن نفس الحاجز الجيومراني الذي يحول دون حدوث تسرب كبير في المياه الجوفية إلى التربة والمياه الجوفية المحيطة، كما أن المرافق الأرضية والمكونات الأرضية التي تُنتج عن ذلك الغازات المحتوية على كميات أقل من الغازات المحتوية على كميات ضئيلة من الغازات المحتوية على مركب.

Future Directions and Innovations in Geosynthetics for LFG Systems

The field of geosynthetics continues to evolution, with active research and development focused on improving gas collection performance and reducing environmental footprints. Nanocomposite geomembranes that incorporate nanoclay or carbon nanotubes into the polymer spec properties, potentially reducing methane permeto magnitudeors]