Deponigas - Mätmetoder för utsläpp och passiva gashanteringssystem. Med fältstudie på tre äldre nedlagda deponier

Abstract

Landfill gas is produced in all landfills containing organic material. Landfill gas consists of mainly methane and carbon dioxide. Methane is a potent greenhouse gas which can be explosive and inflammable. Landfill gas can be collected and used as fuel, for instant for heating. In Sweden and globally there is a large number of landfills where too little gas is produced to enable active gas collection. On these landfills, the control of the landfill gas is often limited. The purpose of this master thesis has been to investigate how methane gas is released through the cap of landfills to the atmosphere and how these emissions can be mitigated and reduced. The project includes both literature and field studies.
Several factors influence the emissions of landfill gas. Meteorological factors such as changes in atmospheric pressure, precipitation and temperature are important as well as the type of cap on the landfill. Often, a lion share of the methane emissions occur from a limited number of smaller locations at the landfill surface, so called hot spots.
Passive landfill gas mitigation systems are designed to optimize the microbial methane oxidation which will oxidize the unwanted methane. Examples of passive mitigation systems are biocovers, biowindows and biofilters. Passive mitigation systems are suitable for landfills with low landfill gas flows or low methane content. These systems have a permeable surface, which reduce the risk of horizontal migration of gas compared to an impermeable cap.
Field studies have been undertaken at three older landfills in southern Sweden. The method used included measurements with flux box on the landfill surface and with gas probes one meter below the landfill surface. The results show that landfill gas is present, but indicate that surface emissions are small. Since measurements have only been done twice at each landfill, it cannot be excluded that larger emissions occur under other circumstances. The method used has shortcomings, but can provide valuable results when performing risk assessments and when designing passive landfill gas mitigation systems.

Abstract (Swedish)

I deponier bildas en gasblandning bestående av främst koldioxid och metan. Metan är en stark växthusgas och kan vara explosiv. Deponigasen kan samlas in och användas som bränsle. I Sverige och världen finns ett stort antal äldre deponier där de producerade gasmängderna är för små för att motivera aktiv gasuppsamling. Idag finns ofta ingen kontroll av förekomst eller utsläpp av deponigas på dessa deponier. Syftet med detta examensarbete har varit att genom fält- och litteraturstudier undersöka hur metangas släpps ut till atmosfären genom deponiers ytskikt samt hur dessa utsläpp kan mätas och minskas.
Flera faktorer påverkar hur utsläpp av deponigas sker, däribland meteorologiska faktorer såsom lufttrycksförändringar, nederbörd och temperatur. Även vilken typ av täckning som finns över avfallet på deponin har betydelse för utsläppsmängderna. Ofta sker en stor del av metanutsläppen från några få punkter på deponin– så kallade hot spots, som är viktiga att identifiera vid mätning av utsläpp.
Passiva gashanteringssystem är utformade för att optimera förutsättningarna för metanoxiderande bakterier att oxidera och oskadliggöra metan i deponigasen. Exempel på passiva gashanteringssystem är metanoxidationsskikt (biocovers), biofönster (biowindows) och biofilter. De passiva systemen är lämpliga för deponier med låga deponigasflöden och/eller låga metanhalter. Då lösningarna ger ett delvis permeabelt täckskikt kan de passiva lösningarna innebära en minskad risk för horisontell migration av deponigas jämfört med en tät sluttäckning.
I fältstudien har mätningar gjorts på tre äldre nedlagda deponier i Skåne. Metoden har innefattat mätning av ytutsläpp med en så kallad fluxbox (öppen statisk kammare) kombinerat med mätning i gasspjut, vilket ger gassammansättning en meter under markytan. Resultaten från fältstudien visar att deponigas finns i de tre undersökta deponierna, men att utsläppen genom deponins yta är små. Då mätning enbart skett vid två tillfällen per deponi går det inte att utesluta att större utsläpp sker vid andra förhållanden. Mätmetoden som använts har vissa brister, men kan vara ett bra alternativ för mätning i samband med riskbedömningar och för utformning av passiva gashanteringssystem.

Popular Abstract (Swedish)

Gamla deponier – Explosionsrisk och klimathot?

I deponier bildas deponigas. Deponigas innehåller bland annat metan, som är en kraftig växthusgas och dessutom är explosivt. Därför är det viktigt att ta reda på hur mycket metan som släpps ut till atmosfären, samt om vi kan omvandla den till mindre skadlig koldioxid innan den släpps ut. Examensarbetet undersöker hur detta kan göras på gamla deponier, där riskerna med deponigas inte alltid utreds ordentligt.
De senaste decennierna har mängden avfall som deponeras minskat i Sverige och det är numera förbjudet att deponera avfall som ger extra mycket deponigas. Det finns regler för hur gasen som bildas ska tas omhand. Med hjälp av rör och pumpar kan deponigasen samlas in och användas som energikälla, exempelvis till uppvärmning av byggnader.
Men så här ser det inte ut överallt. I världen slängs mer än 1,3 miljarder ton avfall varje år. Mer än hälften av soporna hamnar på deponier. Också i Sverige finns flera tusen äldre deponier som inte längre används, men som innehåller deponigas. Ibland finns för lite gas för att det ska vara lönsamt att samla upp och bränna den. Då kan man använda sig av metanoxidation. Här omvandlar bakterier den starka växthus-gasen metan till den mindre kraftiga växthusgasen koldioxid. Genom att lägga rätt sorts material ovanpå avfallet kan metanoxidation främjas och utsläppen av metan till atmosfären minskas. Kompostjord är ett exempel på material som är bra för att minska utsläppen.
Deponigas kan röra sig i marken ut från en deponi. Om det finns hus i närheten kan deponigasen ansamlas i ett stängt utrymme, till exempel en källare. Då kan gasen orsaka en explosion om det tänds en gnista. Om man vill bygga hus i närheten av eller på en gammal deponi är det därför mycket viktigt att undersöka om det finns risk för att deponigas kan komma in i huset. Det görs tyvärr inte alltid idag.
I examensarbetet har mätningar gjorts med en så kallad fluxbox, vilket lite förenklat är en låda som ställs upp och ner på markytan. Gas som tränger upp genom markytan samlas upp i lådan och ett mätinstrument visar hur mycket metan och koldioxid som finns i luften i lådan och hur det förändras över tid. Mätningar har också gjorts i rör som tryckts ner i marken. Genom att suga ut luften i rören kan man mäta vad gasen i marken innehåller, exempelvis hur många procent som är metan. Mätningar har gjorts på tre äldre nedlagda deponier i Skåne. Resultaten tyder på att det finns mycket metan inuti deponierna, men att utsläppen av metan är små. Att utsläppen är låga skulle kunna bero på metanoxidation i jorden ovanför avfallet. Mätmetoden som använts har fungerat ganska bra, men skulle kunna göras bättre till en annan gång exempelvis genom att mäta i fler punkter och med ett mer noggrant mätinstrument.
I framtiden skulle det behövas bättre och enklare mätmetoder, både för att mäta utsläpp av metan och för att kunna kontrollera om metanoxidation sker i jorden ovanför avfallet. I så fall kan man också ställa krav på att utsläppen av växthusgasen metan från deponier ska minskas.

• author: Arvidsson, Ida
• supervisor: Eva Leire; Charlotte Retzner; Åsa Strickland; Hanna Modin
• organization: Environmental and Energy Systems Studies; Environmental Engineering (M.Sc.Eng.)
• course: FMI820 20152
• year: 2016
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Deponigas, metanoxidation, passiv deponigashantering, metanutsläpp, fluxbox
• report number: ISRN LUTFD2/TFEM--16/5107--SE + (1-95)
• ISSN: 1102-3651
• language: Swedish
• id: 8626185
• date added to LUP: 2016-02-15 16:07:45
• date last changed: 2016-02-15 16:07:45