El monitoreo de gases de vertedero es el proceso por el cual los gases que se recolectan o liberan de los vertederos se monitorean electrónicamente. El gas de vertedero puede medirse cuando escapa del vertedero ("Monitoreo de superficie") o puede medirse cuando se recolecta y se redirige a una planta de energía o quemador ("Monitoreo del sistema de recolección").
El control de la superficie se utiliza para comprobar la integridad de las tapas de los residuos y para controlar el control de los pozos. Puede proporcionar indicaciones preliminares de la migración de gas fuera del sitio. El límite reglamentario típico de metano es de 500 partes por millón (ppm) por volumen (en California, la AB 32 puede reducir este límite a 200 ppm). En el Reino Unido, el límite para una tapa final de vertedero es1 × 10 −3 miligramos por metro cuadrado por segundo, y como límite temporal es1 × 10 −1 mg/m 2 /s (medido utilizando la "Guía para el monitoreo de emisiones superficiales de gas de vertedero" LFTGN 07, EA 2004 de la Agencia de Medio Ambiente). El monitoreo de superficie se puede dividir en instantáneo e integrado . El monitoreo instantáneo consiste en caminar sobre la superficie del vertedero, mientras se lleva un detector de ionización de llama (FID). El integrado consiste en caminar sobre la superficie del vertedero, mientras se bombea una muestra en una bolsa. Luego, la muestra se lee con un FID o se envía a un laboratorio para un análisis completo. Los límites regulatorios integrados tienden a ser de 50 ppm o menos.
Las sondas de gas, también conocidas como sondas perimetrales o de migración, se utilizan para la monitorización del subsuelo y detectan concentraciones de gas en el entorno local alrededor de la sonda. A veces se utilizan varias sondas a diferentes profundidades en un único punto. Las sondas suelen formar un anillo alrededor de un vertedero. La distancia entre sondas varía, pero rara vez supera los 300 metros. El límite reglamentario típico de metano aquí es de 50.000 partes por millón (ppm) por volumen, o 1% de metano y 1,5% de dióxido de carbono por encima de los niveles de fondo geológico en el Reino Unido (véase "Guía sobre la monitorización del gas de vertedero" LFTGN03, EA 2004).
Los muestreadores de aire ambiental se utilizan para controlar el aire que rodea un vertedero en busca de cantidades excesivas de metano y otros gases. Los principales compuestos odoríferos son el sulfuro de hidrógeno (que también es tóxico) y la mayoría de la población expuesta a más de 5 partes por mil millones se quejará (Organización Mundial de la Salud: OMS (2000). Air quality Guidelines for Europe, 2nd ed. Copenhagen, World Health Organization Regional Publications, European Series), así como los ácidos orgánicos volátiles.
El monitoreo del gas del vertedero en sí puede utilizarse para diagnóstico. Cuando existe preocupación por la posibilidad de un evento de oxidación subterránea en curso, o un incendio en el vertedero, la presencia en el gas del vertedero de compuestos que son más estables a las altas temperaturas de tal evento (por encima de 500 °C) puede ser evidencia de que tal proceso está ocurriendo. La presencia de propeno , que puede formarse a partir del propano a temperaturas superiores a varios cientos de grados Celsius, respalda las altas temperaturas. La presencia de concentraciones elevadas de dihidrógeno (H 2 ) en el gas del vertedero también es consistente con temperaturas elevadas en ubicaciones remotas a cierta distancia del pozo de extracción de gas. La presencia de H 2 es consistente con la inactivación térmica de los microbios reductores de CO 2 , que normalmente combinan todo el H 2 producido por la fermentación de ácidos orgánicos con CO 2 para formar metano (CH 4 ). Los microbios productores de H 2 son menos sensibles a la temperatura que los microbios reductores de CO 2 , de modo que las temperaturas elevadas pueden inactivarlos y su recuperación puede retrasarse con respecto a los productores de H 2 . Esto puede dar lugar a la producción de H2 sin el consumo (normalmente) correspondiente, lo que da lugar a concentraciones elevadas de H2 en el gas de vertedero (hasta >25%[v:v] en algunos sitios). La desactivación térmica de microbios reductores de CO2 se ha utilizado para producir CO2 ( en lugar de metano) a partir de residuos sólidos urbanos (Yu, et al., 2002).
El monitoreo del sistema de recolección se utiliza para verificar las características del gas de vertedero que se recolecta mediante el sistema de extracción de gas. El monitoreo se puede realizar en el pozo de extracción de gas individual o en la planta de energía (o antorcha). En cualquier caso, los usuarios monitorean la composición del gas (CH4 , CO2 , O2 y gas de equilibrio), así como la temperatura, la presión y el caudal.
Para el monitoreo de superficies, un monitor puede ser:
Para el monitoreo del sistema de recolección, los usuarios monitorean la composición del gas (%CH4 , %CO2 , %O2 y gas de equilibrio), así como la temperatura, la presión y el caudal. Hay tres formas distintas de medir el gas recolectado.
Se han desarrollado varias técnicas para evaluar si el gas de vertedero (en lugar del lixiviado ) es la fuente de compuestos orgánicos volátiles (COV) en muestras de agua subterránea. [1] El agua lixiviada con frecuencia tiene niveles elevados de tritio en comparación con el agua subterránea de fondo y una liberación de lixiviado (agua) aumentaría los niveles de tritio en las muestras de agua subterránea afectadas, mientras que se ha demostrado que el gas de vertedero no lo hace. Aunque los componentes del gas de vertedero pueden reaccionar con minerales y alterar los constituyentes inorgánicos presentes en las muestras de agua subterránea, como la alcalinidad, el calcio y el magnesio, un componente importante frecuente del lixiviado, el cloruro, se puede utilizar para evaluar si el lixiviado ha afectado a la muestra.
Los COV altamente solubles, como el MtBE, el éter dietílico y el tetrahidrofurano , son evidencia de los efectos del lixiviado, ya que son demasiado solubles en agua para migrar en el gas de vertedero. La presencia de compuestos orgánicos semivolátiles altamente solubles , como los fenoles, también son consistentes con los efectos del lixiviado en la muestra. Se ha demostrado que las concentraciones elevadas de CO2 disuelto son un síntoma de los efectos del gas de vertedero; esto se debe a que no todo el CO2 en el gas de vertedero reacciona inmediatamente con los minerales del acuífero, mientras que dichas reacciones son completas en el lixiviado debido a la presencia de suelos como cubierta diaria en los desechos. Para evaluar si los COV se están repartiendo en el agua subterránea en una ubicación específica, como un pozo de monitoreo, se pueden comparar las concentraciones de gas del espacio de cabeza y de COV disueltos. Si la constante de la Ley de Henry multiplicada por la concentración de agua es significativamente menor que la concentración de gas medida, los datos son consistentes con la repartición de COV del gas de vertedero al agua subterránea. [ cita requerida ]
La distribución porcentual exacta variará según la edad del vertedero.
La mayoría de los vertederos son entornos altamente heterogéneos, tanto física como biológicamente, y la composición del gas muestreado puede variar radicalmente en unos pocos metros. [3]
Además, la vigilancia cercana a la superficie es vulnerable a los efectos meteorológicos durante períodos cortos. A medida que aumenta la presión atmosférica, la tasa de escape de gas del vertedero se reduce e incluso puede llegar a ser negativa, con la posibilidad de que el oxígeno penetre en las capas superiores (un efecto análogo ocurre en la composición del agua en la desembocadura de un estuario cuando la marea sube y baja). La difusión diferencial y la solubilidad del gas (que varía mucho con la temperatura y el pH ) complican aún más este comportamiento. Los efectos de tunelización, por los que los elementos de gran tamaño (incluidos los pozos de vigilancia) crean atajos de desvío hacia el interior del vertedero, pueden extender esta variabilidad a mayores profundidades en zonas localizadas. Estos fenómenos pueden dar la impresión de que la bioactividad y la composición del gas están cambiando de forma mucho más radical y rápida de lo que realmente sucede, y es probable que cualquier serie de mediciones aisladas en puntos temporales no sea fiable debido a esta variación.
El gas de vertedero a menudo contiene corrosivos importantes, como sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre , que acortan la vida útil de la mayoría de los equipos de monitoreo ya que reaccionan con la humedad (esto también es un problema para los esquemas de utilización de gas de vertedero ).
El asentamiento físico a medida que los desechos se descomponen hace que los sistemas de monitoreo de pozos sean vulnerables a roturas a medida que el peso del material se desplaza y fractura el equipo.