Suelos, Vertederos, Oxidación Microbiológica del Metano y Cambio Climático

Las fumarolas de olor putrefacto, que emanan por las grietas de los vertederos sellados denuncian muy a menudo su presencia. No se trata de un proceso exclusivo de estos enclaves. Personalmente he visto arder por combustión anaerobia muchas turberas de la tundra europea de forma espontánea. Sin embargo, casi todos vosotros sabéis ya que el metano tiene un efecto de invernadero muy superior al del CO2, aunque su tiempo de residencia en la atmósfera es mucho menor. En consecuencia, existe mucho interés en reducir sus emisiones. La prensa menciona con frecuencia las que se derivan del derretimiento de los permafrost, humedales y rumiantes, habándose menos de las generadas por los vertederos. Sin embargo, en USA por ejemplo, estiman que estas últimas son muy cuantiosas, aplicándose una regulación para mitigarlas. Pues bien, parte del metano es oxidado por ciertos microorganismos albergados en el “suelo artificial” que suele usarse para sellar estos depositorios, una vez que su ciclo de vida acaba. Se sabe aun poco de este potencial oxidativo debido, tanto por la carencia de estudios, como por la ausencia de técnicas normalizadas para su estimación. Partiendo de la literatura existente, investigadores norteamericanos han descubierto que el potencial oxidativo del metano llevado a cabo por los microorganismos del suelo es mucho mayor que el que se sospechaba, lo cual es una buena noticia. Más aun, si se analizan las características de los “tipos de suelos” que sellan los vertederos, se observa que unos atesoran un potencial mucho mayor que otros. Tal hecho proporciona una vía con vistas a mejorar el rendimiento (en este sentido) de los sedimentos o suelos que deben sellar los vertederos.

Combustión de un Vertedero en Almería España.

Fuente: Natura Medio Ambiental

Se trata de un estudio que me parece muy interesante, por cuanto abre puertas para analizar la importancia del metabolismo de los suelos artificiales que sellan los mencionados vertederos. Los microorganismos de esta cobertura parecen oxidar ingentes cantidades de metano (y otros compuestos volátiles de carbono) de forma natural, en una cantidad mucho mayor de la esperada, como indican las cifras de la noticia original en suahili que ofrece Sciencedaily.

Al parecer, los microorganismos que crecen en tipos de suelos y sedimentos que sellan estas estructuras (la noticia separa suelos de coberturas, pero no atesoro información para precisar más) reducen las emisiones de metano desde un 22% en suelos arcillosos hasta el 55% en los arenosos. En principio, parece lógica tal diferencia por cuanto, la arcilla, al mojarse, genera más micro-nichos anóxicos que las arenas. Sin embargo, su comportamiento puede variar según el tipo de clima. Como sabéis, frecuentemente, el sellado de los vertederos viene llevándose a cabo aplicando sedimentos de distinta textura, para después intentar que una revegetación prospere con vistas a evitar su erosión. Cuando visité varias de estas estructuras en la Comunidad Autónoma de Madrid, en los años 90 del siglo pasado, los desastres eran la regla. Generalmente, la vegetación no se desarrollaba bien, por lo que los materiales de sellado eran fácilmente erosionados por la escorrentía, y especialmente los de naturaleza arcillosa (los surcos se hundían en ella como un cuchillo en la mantequilla).  Es de esperar que, en la actualidad, tales obras se realicen con mayor conocimiento de causa.

Emisiones de metano a la atmósfera. Fuente: Monografías.com

En cualquier caso, tal línea de investigación abre las puertas a la ingeniería de suelos a la hora de planificar sellados más “eco-eficientes”. La ecología del suelo y la propia edafología tienen mucho que decir en esta materia. Sin embargo, me encuentro en obligación de señalar, que los análisis de los valores y comportamientos de los materiales utilizados para sellar el suelo deben realizarse teniendo en cuenta cada tipo de clima y circunstancias locales concretas. En otras palabras, las cifras aquí citadas tan solo deben tomarse como orientativas. Os dejo ya con la noticia original de Sciencedaily, que aporta muchos más detalles.

Juan José Ibáñez         

Landfill Cover Soil Methane Oxidation Underestimated

ScienceDaily (May 1, 2009) — Landfilled waste decomposes in the absence of oxygen and results in the production of methane. Landfills are classified as the second-largest human-made source of CH4 in the U.S. Additionally, landfill gas contains numerous non-methane hydrocarbons that are either volatilized directly from waste materials or produced through biochemical reactions during waste degradation.

Microbial methane oxidation reduces the emissions of methane and other volatile hydrocarbons from landfills. Determining the importance of this process is one of the major uncertainties in estimating national or global CH4 emissions from landfills. Landfill gas that is not collected passes through landfill cover soils on the way to being released to the environment. Bacteria in the soil consume methane and other volatile hydrocarbons that are produced by decomposition in the underlying waste by reacting it with oxygen. A value of 0 to 10% oxidation has been recommended by the Intergovernmental Panel on Climate Change guidelines for national greenhouse gas inventories. Currently, for regulatory purposes the USEPA has recommended a default value for landfill cover CH4 oxidation of 10% due to the uncertainty involved and the lack of a standard method to determine oxidation rate.

Drs. Jeffrey Chanton, David Powelson, and Roger Green of Florida State University and Waste Management Inc. reviewed and compiled literature results from 42 determinations of the fraction of methane oxidized and 30 determinations of methane oxidation rate in a variety of soil types and landfill covers. The results were published in the March-April issue of the Journal of Environmental Quality.

The means for the fraction of methane oxidized upon transit across the differing types of soil covers ranged from 22% in clayey soil to 55% in sandy soil. The overall mean fraction oxidized across all studies was 36% with a standard error of 6%. For a subset of fifteen studies conducted over an annual cycle the fraction of methane oxidized ranged from 11 to 89% with a mean value of 35 ± 6%, a value that was nearly identical to the overall mean. 

The literature summarized in this paper indicates that the fraction of methane oxidized in landfill cover soils is considerably greater than the default value of 10%. Of the 42 determinations of methane oxidation only four reported values of 10% or less. One reported a value of 10%. This particular study was the first to report a well constrained value for the fraction of methane oxidized in a specific landfill, and because of this, it has received undue weight in the determination of regulations. The default value of 10% should be updated based upon technological advancements in soil engineering and state-of-the-practice applications in cover design as well as recent studies detailed journals such as Journal of Environmental Quality.

Adapted from materials provided by American Society of Agronomy.