教授開發(fā)減少垃圾填埋場溫室氣體排放的方法

大多數(shù)人每周思考垃圾 30 秒——他們將垃圾桶帶到路邊所需的時間。

 

Tarek Abichou 花了三年時間專注于它。

 

作為彈性基礎(chǔ)設(shè)施和災(zāi)難響應(yīng) (RIDER) 中心的執(zhí)行主任和 FAMU-FSU 工程學(xué)院的土木與環(huán)境工程教授，他研究如何減少垃圾填埋場和其他來源的甲烷量。

 

他回答了有關(guān) RIDER 的甲烷減排倡議 (MERI) 以及這項(xiàng)研究如何在減少溫室氣體排放方面發(fā)揮重要作用的問題。

 

為什么甲烷很重要?

 

很容易看出為什么很多人對甲烷知之甚少。當(dāng)談到溫室氣體時，頭條新聞往往集中在二氧化碳 (CO2) 上，因此大多數(shù)科學(xué)家和工程師一直專注于減少二氧化碳。然而，盡管甲烷相對低調(diào)，但它在全球變暖中起著至關(guān)重要的作用。甲烷 (CH4) 造成了大約五分之一的溫室氣體效應(yīng)，盡管地球大氣中的甲烷 (CH4) 比二氧化碳少 200 倍。

 

甲烷的全球變暖潛能值 (GWP) - 或與二氧化碳相比的變暖效力 - 約為 23 到 80，具體取決于它的測量方式。這意味著它在 100 年內(nèi)捕獲大氣中熱量的效率是二氧化碳的 23 到 80 倍。

 

甲烷很重要的另一個原因是它在大氣中的壽命為 10 到 12 年。這與二氧化碳非常不同，二氧化碳可以在大氣中停留幾個世紀(jì)。這就是為什么現(xiàn)在對甲烷采取行動很重要。

 

我們怎樣才能減少大氣中的甲烷?

 

人類活動約占全球甲烷排放量的 64%，垃圾填埋場約占其中的 15%。MERI 開發(fā)了新技術(shù)來測量和減少甲烷排放。

 

新的測量工具使我們能夠量化垃圾填埋場對溫室氣體排放的貢獻(xiàn)，并評估干預(yù)措施是否有效。其中包括使用無人機(jī)和其他遙感技術(shù)測量排放的方法，使我們能夠更輕松地了解整個垃圾填埋場的甲烷排放情況，該填埋場可能有數(shù)百英畝大。

 

我們開發(fā)并現(xiàn)場測試了一系列生物過濾技術(shù)以減少排放。生物過濾器非常適合排放來自某一點(diǎn)的情況，例如垃圾填埋氣井、廢棄的油氣井、煤礦或奶牛場通風(fēng)系統(tǒng)。其他技術(shù)，例如生物覆蓋物，是為更大的區(qū)域設(shè)計(jì)的。我們開發(fā)了允許用戶考慮當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件的工具，以優(yōu)化細(xì)菌將甲烷轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳的速率。

 

另一個重要工具是將甲烷排放量的減少轉(zhuǎn)化為碳信用的計(jì)算機(jī)模型。那么，如果存在碳信用市場，那么這種減少就具有財(cái)務(wù)價值。這讓垃圾填埋場運(yùn)營商有理由將時間和金錢投入到減少甲烷排放的項(xiàng)目中。

 

告訴我更多關(guān)于 MERI 為減少來自垃圾填埋場的甲烷量而開發(fā)的技術(shù)。

 

我們開發(fā)了一種可以輕松部署且無需花費(fèi)大量資金的解決方案。它利用了一種天然存在的細(xì)菌，這種細(xì)菌生活在有甲烷的地方。我們正在優(yōu)化其使用甲烷作為食物來源的能力。

 

我們的技術(shù)所做的是根據(jù)氣候開發(fā)合適的土壤混合物和設(shè)計(jì)，以確保我們?yōu)榧?xì)菌生長和消耗甲烷提供最佳條件。這些細(xì)菌是生物。就像我們一樣，它們會對雨或熱等天氣條件做出反應(yīng)。我們能夠模擬它們在不同條件下的行為，因此我們可以解釋它們在不同條件下的不同氧化能力。例如，你不能在阿拉斯加和佛羅里達(dá)一樣設(shè)計(jì)生物過濾器。

 

這項(xiàng)研究具有跨學(xué)科成分，對嗎?

 

是的。地球、海洋和大氣科學(xué)系的 Jeff Chanton 是該倡議的一部分。我們見面時，他正在研究濕地的甲烷排放。垃圾填埋場和濕地有一些相似之處。它們都有由有機(jī)物分解引起的甲烷排放。在垃圾填埋場，這來自丟棄的食物和其他廢物。在濕地，泥炭和植物土壤正在分解。Jeff 在測量甲烷氧化方面的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為這項(xiàng)研究，并幫助指導(dǎo)創(chuàng)建工具以幫助管理垃圾填埋場排放的工程。

 

MERI 的下一步是什么?

 

我們認(rèn)為，即使在全球范圍內(nèi)，我們也可以在這個問題上發(fā)揮重要作用。這個國家的大多數(shù)垃圾填埋場都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、良好運(yùn)營和嚴(yán)格監(jiān)管。與世界其他地方相比，美國垃圾填埋場的排放相對優(yōu)化。然而，在發(fā)展中國家，我們有許多管理不善的垃圾填埋場，這些垃圾填埋場是甲烷排放的更大來源。發(fā)展中國家缺乏減少垃圾填埋場甲烷排放的資源和知識。

 

我們開發(fā)的垃圾填埋場生物覆蓋物是發(fā)展中國家的理想解決方案，因?yàn)樗鼈兛梢酝瑫r減少甲烷排放以及土壤和地下水的污染。我們希望成為了解甲烷生物氧化、甲烷排放測量技術(shù)以及生物過濾器和生物覆蓋物設(shè)計(jì)的地方。我們還設(shè)想我們可以幫助發(fā)展中國家開發(fā)融資工具，使用我們開發(fā)的“甲烷氧化碳信用”工具和協(xié)議來修復(fù)他們的垃圾填埋場。