11.7: Геосфера як сховище відходів

Як обговорювалося вище, переробка корисних копалин виробляє велику кількість відходів твердих речовин. Інші джерела відходів твердих речовин включають золу від спалювання вугілля, комунальне сміття та тверді відходи різних промислових процесів. Зрештою, ці відходи розміщуються на геосфері або в неї. Такі заходи мають очевидний потенціал забруднення.

Одним з найпоширеніших відходів, який потрапляє до складу геосфери, є муніципальний сміття, «сміття», що утворюється в результаті людської діяльності. Цей матеріал значною мірою утилізується на санітарних звалищах, виготовлених шляхом розміщення твердих відходів поверх землі або в поглибленнях у землі та покриваючи його ґрунтом, щоб мінімізувати наслідки, такі як вітродувні макулатури та пластик, викид пахучих матеріалів в атмосферу та забруднення води. Хоча «сміттєзвалища» раніше були особливо непривабливими та забруднюючими, сучасна практика санітарного звалища може призвести до районів, які можуть бути використані як паркова зона, поля для гольфу або відносно привабливий відкритий простір. Неконсолідований характер гниючого сміття та ґрунту, що використовується для його покриття, роблять муніципальні звалища взагалі непридатними для будівництва будівель. Біологічний розпад органічного матеріалу, що розкладається ({CH ₂ O}) за відсутності кисню генерує газ метан процесом, представленим як

\[\ce{2(CH2O) \rightarrow CO2 + CH4}\]

Метан є потужним парниковим газом в атмосфері, набагато ефективнішим на молекулу при поглинанні інфрачервоного випромінювання, ніж СО ₂, тому небажано випускати СН ₄ в атмосферу. Однак сучасні санітарні полігони можуть бути обладнані трубами та системами збору, щоб метан можна було збирати та використовувати як паливо.

У той час як викид газів, особливо метану, в атмосферу є потенційною проблемою забруднення повітря санітарними звалищами, забруднений вилуговування, що складається з води, що просочується крізь сміттєзвалища відходів, може забруднювати воду, особливо підземні води. Ця вода може містити важкі метали, органічні кислоти, органічні речовини, що викликають запах, та інші небажані забруднювачі. Існує два загальних підходи до мінімізації проблем забруднених полігонів вилуговування. Одним з них є будівництво полігону таким чином, щоб мінімізувати інфільтрацію води, тим самим зменшуючи кількість виробленого вилуговування до мінімально можливих рівнів. Щоб вилуговування не потрапляло в грунтові води, бажано розташувати звалище на шарі погано проникної глини. У деяких випадках дно полігону може бути облицьовано непроникними синтетичними полімерними вкладишами, що перешкоджають потраплянню вилуговування в грунтові води. У випадках, коли утворюються значні кількості погано забрудненого вилуговування, найкраще збирати та обробляти вилуговування, як правило, процесами біологічної очистки.

Мінімізація кількості матеріалів, що вимагають санітарної утилізації сміттєзвалищ з використанням передової практики промислової екології та зеленої хімії, вкрай бажана. Найкращий спосіб зробити це - зменшити кількість матеріалів у джерелі, просто використовуючи менше матеріалу, що в кінцевому підсумку вимагатиме утилізації. Там, де це можливо, матеріали, такі як пакувальні матеріали, які в кінцевому підсумку потрапляють на сміттєзвалища, повинні бути біологічно розкладаються. Програми переробки, в яких скляні, пластикові, паперові та харчові банки видаляються з сміття перед утилізацією, ефективні для зменшення кількості матеріалів, що потребують утилізації на звалищах. Спалювання сміття при належних заходах по боротьбі з забрудненням може звести його до малооб'ємної золи, яку можна помістити на звалище. Хоча не практикується значною мірою, анаеробне травлення мацерації вологих відходів у безкисневому варильному котлі має потенціал для отримання метану для використання палива та значно зменшує масу розкладаються відходів.

Санітарні звалища непридатні для утилізації небезпечних речовин. Ці матеріали повинні бути розміщені на спеціальних захищених звалищах, які призначені для утримання відходів та вилуговування, запобігаючи тим самим забрудненню води, повітря та геосфери. Одним із способів цього є непроникні синтетичні мембрани, які запобігають просочуванню води в заливку та запобігають стіканню вилуговування в грунтові води. Ці звалища часто оснащуються системами очищення води для обробки фільтрату перед його вивільненням з системи. На жаль, багато небезпечних хімічних речовин ніколи не руйнуються, а «безпечний» хімічний полігон залишає проблеми для майбутніх поколінь. Однією з основних цілей зеленої хімії є запобігання генерації будь-яких небезпечних матеріалів, які потребують утилізації на суші. Найкращий спосіб зробити це - уникати виготовлення або використання таких матеріалів. У випадках, коли це неможливо і утворюються небезпечні матеріали, їх слід обробляти таким чином, щоб зробити їх безпечними перед утилізацією.