مزایای ردپای کربن ژئوممبران HDPE

نوشته José Miguel Muñoz Gómez – آسترهای پلی اتیلن با چگالی بالا به دلیل عملکرد مهار در محل های دفن زباله، معدن، فاضلاب و سایر بخش های حیاتی مشهور هستند. کمتر مورد بحث قرار گرفته است، اما ارزش ارزیابی، امتیاز ردپای کربن برتری است که ژئوممبران HDPE در مقابل موانع سنتی مانند خاک رس فشرده ارائه می کنند.

یک لاینر HDPE 1.5 میلی‌متری (60 میلی‌متری) می‌تواند آب‌بندی مشابه 0.6 متر خاک رس فشرده با کیفیت بالا و همگن ایجاد کند و نفوذپذیری کمتر از 1 × 10-11 متر بر ثانیه (به ازای ASTM D 5887) ایجاد کند. ژئوممبران HDPE متعاقباً هنگام بررسی رکورد علمی کامل، با در نظر گرفتن تمام منابع و انرژی در تولید خاک رس و ژئوممبران HDPE برای استفاده به عنوان یک لایه مانع، از معیارهای نفوذناپذیری و پایداری کلی فراتر می رود.

همانطور که داده‌ها نشان می‌دهند، رویکرد ژئوسنتتیک راه‌حلی سازگارتر با محیط‌زیست ارائه می‌کند.

ویژگی های ژئوممبران رد پای کربن و HDPE

جزء اصلی HDPE مونومر اتیلن است که برای تشکیل پلی اتیلن پلیمریزه می شود. کاتالیزورهای اصلی آلومینیوم تری آلکیل تاتانیوم تتراکلرید و اکسید کروم هستند.

پلیمریزاسیون اتیلن و کومونومرها به HDPE در یک راکتور در حضور هیدروژن در دمای تا 110 درجه سانتیگراد (230 درجه فارنهایت) رخ می دهد. سپس پودر HDPE به دست آمده به یک پلت ساز وارد می شود.

SOTRAFA برای ساختن ژئوممبران HDPE اولیه خود (ALVATECH HDPE) از این گلوله‌ها از یک سیستم calandred (قالب تخت) استفاده می‌کند.

شناسایی GHG و معادل CO2

گازهای گلخانه ای موجود در ارزیابی ردپای کربن ما، گازهای گلخانه ای اولیه در نظر گرفته شده در این پروتکل ها بودند: دی اکسید کربن، متان، و اکسید نیتروژن. هر گاز پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) متفاوتی دارد، که معیاری است که نشان می دهد جرم معینی از یک گاز گلخانه ای چقدر در گرم شدن کره زمین یا تغییرات آب و هوایی نقش دارد.

دی اکسید کربن طبق تعریف GWP 1.0 صادر می شود. برای گنجاندن کمی سهم متان و اکسید نیتروژن در تأثیر کلی، جرم انتشار متان و اکسید نیتروژن در فاکتورهای GWP مربوطه ضرب می شود و سپس برای محاسبه جرم «معادل دی اکسید کربن» به انتشار جرمی دی اکسید کربن اضافه می شود. انتشار برای اهداف این مقاله، GWP ها از مقادیر فهرست شده در راهنمای EPA ایالات متحده در سال 2010 "گزارش اجباری انتشار گازهای گلخانه ای" گرفته شده است.

GWP برای گازهای گلخانه ای در نظر گرفته شده در این تحلیل:

دی اکسید کربن = 1.0 GWP 1 کیلوگرم CO2 eq/Kg CO2

متان = 21.0 GWP 21 کیلوگرم CO2 eq/Kg CH4

اکسید نیتروژن = 310.0 GWP 310 کیلوگرم CO2 eq/kg N2O

با استفاده از GWP های نسبی گازهای گلخانه ای، جرم معادل دی اکسید کربن (CO2eq) به صورت زیر محاسبه شد:

کیلوگرم CO2 + (21.0 x کیلوگرم CH4) + (310.0 x کیلوگرم N2O) = کیلوگرم معادله CO2

فرضیه: اطلاعات انرژی، آب و ضایعات حاصل از استخراج مواد خام (نفت یا گاز طبیعی) از طریق تولید گلوله‌های HDPE و سپس ساخت ژئوممبران HDPE:

ژئوممبران HDPE به ضخامت 5 میلی متر، با چگالی 940 کیلوگرم بر متر مکعب

ردپای کربن HDPE 1.60 کیلوگرم CO2/kg پلی اتیلن است (ICE، 2008)

940 کیلوگرم در متر مکعب x 0.0015 متر در 10000 متر مربع در هکتار x 1.15 (ضایعات و همپوشانی) = 16215 کیلوگرم HDPE در هکتار

E = 16,215 کیلوگرم HDPE/Ha x 1.60 کیلوگرم CO2/kg HDPE => 25.944 کیلوگرم CO2 برابر در هکتار

حمل و نقل فرضی: 15.6 متر مربع / کامیون، 1000 کیلومتر از کارخانه تولید تا محل کار

15 کیلوگرم CO2 / گال دیزل x gal / 3785 لیتر = 2.68 کیلوگرم CO2 / لیتر دیزل

26 گرم N2O/گال گازوئیل x gal/3785 لیتر x 0.31 کیلوگرم CO2 eq/g N2O = 0.021 کیلوگرم CO2 eq / لیتر دیزل

44 گرم CH4/گال دیزل x gal/3785 لیتر x 0.021 کیلوگرم معادله دی‌اکسید کربن معادل/گرم CH4 = 0.008 کیلوگرم دی‌اکسید کربن معادل معادل در لیتر دیزل

1 لیتر دیزل = 2.68 + 0.021 + 0.008 = 2.71 کیلوگرم معادل CO2

انتشار آلاینده های حمل و نقل کالا با کامیون در جاده:

E = TMT x (EF CO2 + 0.021∙EF CH4 + 0.310∙EF N2O)

E = TMT x (0.972 + (0.021 x 0.0035)+ (0.310 x 0.0027)) = TM x 0.298 کیلوگرم CO2 معادله/تن مایل

کجا:

E = مجموع انتشار معادل CO2 (کیلوگرم)

TMT = تن مایل پیموده شده

EF CO2 = ضریب انتشار CO2 (0.297 کیلوگرم CO2/تن مایل)

EF CH4 = ضریب انتشار CH4 (0.0035 گرم CH4/تن مایل)

EF N2O = ضریب انتشار N2O (0.0027 گرم N2O/تن مایل)

تبدیل به واحدهای متریک:

0.298 کیلوگرم CO2 / تن مایل x 1.102 تن / تن x مایل / 1.61 کیلومتر = 0،204 کیلوگرم CO2 / تن کیلومتر

E = TKT x 0204 کیلوگرم دی‌اکسید کربن معادل در هر تن کیلومتر

کجا:

E = مجموع انتشار معادل CO2 (کیلوگرم)

TKT = تن – کیلومتر طی شده.

فاصله کارخانه تولید (سوترافا) تا محل کار (فرضی) = 1000 کیلومتر

وزن کامیون بارگیری معمولی: 15455 کیلوگرم / کامیون + 15.6 متر مربع × 1.5 × 0.94 / کامیون = 37،451 کیلوگرم / کامیون

641 کامیون در هکتار

E = (1000 کیلومتر x 37451 کیلوگرم / کامیون x تن / 1000 کیلوگرم × 0.641 کامیون در هکتار) x 0.204 کیلوگرم CO2 eq / تن - کیلومتر =

E = 4897.24 کیلوگرم CO2 eq/ha

خلاصه ردپای کربن ژئوممبران HDPE 1.5 میلی متر

ویژگی های آسترهای سفالی فشرده و ردپای کربنی آن

آسترهای سفالی فشرده در طول تاریخ به عنوان لایه های مانع در تالاب های آبی و تاسیسات نگهداری زباله استفاده می شده است. الزامات نظارتی رایج برای آسترهای رسی فشرده حداقل ضخامت 0.6 متر، با حداکثر هدایت هیدرولیکی 1 × 10-11 متر بر ثانیه است.

فرآیند: خاک رس در منبع قرض با استفاده از تجهیزات استاندارد ساختمانی حفاری می شود، که همچنین مواد را روی کامیون های کمپرسی سه محور برای حمل به محل کار بارگیری می کند. ظرفیت هر کامیون 15 متر مکعب خاک سست در نظر گرفته شده است. با استفاده از ضریب تراکم 1.38، تخمین زده می شود که بیش از 550 کامیون خاک برای ساخت یک لاینر سفالی فشرده به ضخامت 0.6 متر در سطح یک هکتار مورد نیاز است.

البته فاصله منبع وام تا محل کار به سایت خاص بستگی دارد و می تواند بسیار متفاوت باشد. برای اهداف این تحلیل، مسافت 16 کیلومتر (10 مایل) در نظر گرفته شد. حمل و نقل از منبع قرض خاک رس و محل کار جزء بزرگی از انتشار کلی کربن است. حساسیت ردپای کربن کلی به تغییرات در این متغیر خاص سایت در اینجا بررسی می‌شود.

خلاصه ردپای کربنی لاینر فشرده خاک رس

نتیجه گیری

در حالی که ژئوممبران های HDPE همیشه برای عملکرد قبل از مزایای ردپای کربن انتخاب می شوند، محاسبات مورد استفاده در اینجا بار دیگر از استفاده از یک راه حل ژئوسنتتیک بر اساس پایداری در مقابل سایر راه حل های ساخت و ساز رایج پشتیبانی می کند.

ژئوممبران‌هایی مانند ALVATECH HDPE 1.5 میلی‌متری به دلیل مقاومت شیمیایی بالا، خواص مکانیکی قوی و عمر طولانی‌مدت مشخص می‌شوند. اما ما همچنین باید زمان بگذاریم تا تشخیص دهیم که این ماده رتبه ردپای کربنی را ارائه می دهد که 3 برابر کمتر از خاک رس فشرده است. حتی اگر خاک رس با کیفیت خوب و سایت قرض گرفته شده را در فاصله 16 کیلومتری از محل پروژه ارزیابی کنید، ژئوممبران های HDPE که از 1000 کیلومتر دورتر می آیند، همچنان بر روی مقداری ردپای کربن از خاک رس فشرده بهتر عمل می کنند.

از: https://www.geosynthetica.net/carbon-footprint-hdpe-geomembranes-aug2018/