埋め立て地

埋立地^[a]は廃棄物を処分する場所です。これは最も古く、最も一般的な廃棄物処分方法ですが、毎日、中間、最終の覆いをしながら廃棄物を組織的に埋めるようになったのは1940年代になってからです。過去には、廃棄物は単に山積みのままにされるか、穴（考古学では貝塚として知られています）に投げ込まれていました。

一部の埋立地は、一時保管、統合、移送などの廃棄物管理目的、または選別、処理、リサイクルなどの廃棄物処理のさまざまな段階に使用されています。埋立地が安定していないと、地震の際に埋立地が激しく揺れたり、地盤が液状化したりする可能性があります。埋立地が満杯になると、埋立地の上のエリアは他の用途に再利用されることがあります。

適切に運営されている非有害廃棄物埋立地の運営者は、以下の技術を適用することで、事前に定義された仕様を満たしています。^[1]

1. 廃棄物をできるだけ小さな領域に閉じ込める
2. 廃棄物を圧縮して容積を減らす^[2]

また、廃棄物を（通常は毎日）土の層や、木片や微粒子などの他の種類の材料で覆うこともできます。

埋立地の作業中、廃棄物収集車両は到着時に計量器または計量台で計量され、職員は埋立地の廃棄物受け入れ基準に合わない廃棄物が積載されていないか検査することがある。^[2]その後、廃棄物収集車両は既存の道路網を使用して傾斜面または作業面まで移動し、そこで積荷を降ろす。積荷を降ろした後、圧縮機またはブルドーザーが作業面に廃棄物を広げて圧縮する。埋立地の境界を離れる前に、廃棄物収集車両は車輪洗浄施設を通過することがある。必要に応じて、積荷を降ろさずに計量台に戻り、再度計量する。計量プロセスにより、毎日搬入される廃棄物のトン数に関する統計が収集され、データベースに記録として保存される。トラックに加えて、埋立地によっては鉄道コンテナを扱う設備がある場合もある。「鉄道輸送」を使用すると、トラックの往復に伴う問題を回避して、埋立地をより遠隔地に配置できる。

通常、作業面では、圧縮された廃棄物は毎日土または代替材料で覆われます。代替廃棄物カバー材料には、木片またはその他の「グリーン廃棄物」、^[3]数種類の吹き付けフォーム製品、化学的に「固定」されたバイオソリッド、および一時的な毛布などがあります。毛布は夜間に所定の位置に持ち上げて、翌日廃棄物を配置する前に取り外すことができます。圧縮された廃棄物とカバー材料が毎日占めるスペースは、デイリーセルと呼ばれます。廃棄物の圧縮は、埋立地の寿命を延ばすために重要です。廃棄物の圧縮性、廃棄物層の厚さ、および圧縮機が廃棄物を通過する回数などの要因が、廃棄物の密度に影響します。

埋立地という用語は、通常、自治体の埋立地または衛生埋立地の略称です。これらの施設は、20 世紀初頭に初めて導入されましたが、1960 年代と 1970 年代に、野積みやその他の「不衛生な」廃棄物処理方法を排除する取り組みの一環として広く使用されるようになりました。衛生埋立地は、廃棄物を分離して閉じ込める人工施設です。衛生埋立地は、微生物が複雑な有機廃棄物を時間の経過とともにより単純で毒性の少ない化合物に分解する生物学的反応器 (バイオリアクター) として意図されています。これらの反応器は、規制基準とガイドラインに従って設計および運用する必要があります (環境工学を参照)。

通常、好気性分解は、廃棄物が埋め立て地で分解される最初の段階です。その後、嫌気性分解の 4 つの段階が続きます。通常、固体相の固体有機物は、大きな有機分子が小さな分子に分解されるにつれて急速に分解します。これらの小さな有機分子は溶解して液相に移動し、続いてこれらの有機分子の加水分解が起こり、加水分解された化合物は二酸化炭素 (CO ₂ ) とメタン (CH ₄ ) に変換および揮発し、残りの廃棄物は固体相と液体相で残ります。

初期段階では、廃棄物の生分解性有機物の量が急速に減少するため、浸出液に到達する物質量はほとんどありません。一方、浸出液の化学的酸素要求量は、浸出液中の反応性の高い化合物と比較して、より難分解性の化合物の濃度が増加するにつれて増加します。廃棄物の変換と安定化が成功するかどうかは、微生物群が共生、つまり異なる群が互いの栄養ニーズを満たすために相互作用する状態でどれだけうまく機能するかにかかっています。: ^[4]

都市埋立地のライフサイクルは5つの異なる段階に分かれています。^{[5] [4]}

廃棄物が埋立地に置かれると、空隙には大量の分子状酸素 (O ₂ ) が含まれます。廃棄物が追加され圧縮されると、埋立地バイオリアクター層の O ₂含有量は徐々に減少します。微生物の個体数が増え、密度が増加します。好気性生物分解が優勢となり、主要な電子受容体は O ₂になります。

O ₂は、既存の微生物群によって急速に分解されます。O _{2が減少すると、層内の好気性状態が低下し、嫌気性状態が高まります。O 2 は}排出ガス中の CO ₂によって急速に置換されるため、遷移中の主な電子受容体は硝酸塩と硫酸塩です。

固形廃棄物の生分解性部分の加水分解は酸形成段階で始まり、浸出液中に揮発性脂肪酸(VFA) が急速に蓄積します。有機酸含有量の増加により、浸出液のpH が約 7.5 から 5.6 に低下します。この段階では、VFA などの分解中間化合物が化学的酸素要求量(COD) に大きく寄与します。長鎖揮発性有機酸 (VOA) は酢酸 (C ₂ H ₄ O ₂ )、CO ₂、水素ガス (H ₂ ) に変換されます。VFA の濃度が高いと、生化学的酸素要求量(BOD) と VOA 濃度の両方が増加し、発酵細菌による H _{2生成が開始され、H 2}酸化細菌の成長が刺激されます。H _{2生成段階は、酸形成段階の終わりまでに完了するため、比較的短くなります。}酸生成細菌のバイオマスが増加すると、廃棄物の分解量と消費栄養素が増加します。一般的に pH が低いほど水溶性が高くなる金属は、この段階で移動性が高くなり、浸出液中の金属濃度が増加する可能性があります。

酸生成段階の中間生成物（酢酸、プロピオン酸、酪酸など）は、メタン生成微生物によって CH ₄と CO _{2に変換されます。VFA がメタン生成菌によって代謝されると、埋立地の水の pH は中性に戻ります。酸素要求量として表される浸出液の有機強度は、CH 4}と CO ₂ガスの生成が増加すると急速に減少します。これは最も長い分解段階です。

廃棄物分解の最終段階では、栄養素の供給が化学反応を制限するため、微生物の活動速度が遅くなります。たとえば、生体利用可能なリンがますます不足するようになります。CH _{4 の}生成はほぼ完全になくなり、O _{2 が}対流圏から下方に浸透するにつれて、O ₂と酸化種が徐々にガス井に再出現します。これにより、浸出液の酸化還元電位 (ORP) が酸化プロセスに変わります。残留有機物は徐々にガス相に変換され、有機物は堆肥化されます。つまり、有機物は腐植質のような化合物に変換されます。 ^[6]

埋立地は、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。大型車両によるアクセス道路の損傷など、インフラの混乱が発生する可能性があります。埋立地から出る車両の車輪による地元の道路や水路の汚染は深刻になる可能性がありますが、車輪洗浄システムによって軽減できます。地下水や帯水層の汚染、土壌汚染など、地元の環境の汚染も発生する可能性があります。

開放型埋立地に雨が降ると、水がゴミに浸透して浮遊物質や溶解物質で汚染され、浸出液が形成される。これが封じ込められなければ、地下水を汚染する可能性がある。現代の埋立地はすべて、数メートルの厚さの不浸透性ライナー、地質学的に安定した場所、収集システムを組み合わせてこの浸出液を封じ込めて捕捉している。その後、浸出液は処理され、蒸発する。埋立地が満杯になると、降雨の浸入や新たな浸出液の形成を防ぐために封鎖される。しかし、ライナーには数百年以上の耐用年数が必要である。最終的には、どの埋立地ライナーも漏れる可能性があるため、^[7]埋立地周辺の土壌で浸出液の検査を行い、汚染物質による地下水の汚染を防ぐ必要がある。

腐った食品やその他の有機廃棄物は分解ガス、特に好気性分解と嫌気性分解によるCO ₂とCH _{4を生成します。両方のプロセスは、埋立地の異なる部分で同時に発生します。利用可能なO 2}に加えて、ガス成分の割合は、埋立地の年数、廃棄物の種類、水分含有量、その他の要因によって異なります。たとえば、生成される埋立地ガスの最大量は、これらの同時反応を考慮したジエチルシュウ酸の単純化された正味反応で表すことができます。^[8]

4 C ₆ H ₁₀ O ₄ + 6 H ₂ O → 13 CH ₄ + 11 CO ₂

平均すると、埋立地ガスの体積濃度の約半分はCH ₄で、半分弱はCO ₂です。また、ガスには約5％の分子状窒素（N ₂）、1％未満の硫化水素（H ₂ S）、および約2700 ppmvの低濃度の非メタン有機化合物（NMOC）が含まれています。^[8]

埋立地ガスは埋立地から漏れ出し、周囲の空気や土壌に放出される。メタンは温室効果ガスで、一定の濃度になると可燃性があり爆発する可能性があるため、燃やしてクリーンな発電を行うのに最適である。植物質や食品廃棄物の分解によって放出される炭素は、光合成によって大気から捕捉された炭素のみであるため、新たな炭素は炭素循環に流入せず、大気中のCO ₂濃度は影響を受けない。二酸化炭素は大気中の熱を閉じ込め、気候変動の一因となる。^[9]適切に管理された埋立地では、ガスは収集され、埋立地ガス利用のために燃やされるか回収される。

適切に管理されていない埋立地は、感染症を広めるネズミやハエなどの媒介動物によって迷惑になる場合があります。このような媒介動物の発生は、日常的な覆いを使用することで軽減できます。

その他の潜在的な問題としては、生息地の占拠による野生生物への影響^[10]、埋立地からの廃棄物の摂取による動物の健康への影響^[11]、ほこり、悪臭、騒音公害、地元の資産価値の低下などが挙げられます。

埋立地では微生物による嫌気性消化によりガスが発生します。適切に管理された埋立地では、このガスが収集され、使用されます。その用途は、単純な燃焼から埋立地ガスの利用および発電まで多岐にわたります。埋立地ガスモニタリングは、ガスが有害なレベルまで蓄積していることを作業員に警告します。一部の国では、埋立地ガスの回収が広範囲に行われており、たとえば米国では、850以上の埋立地で埋立地ガス回収システムが稼働しています。^[12]

ソーラー埋立地は、使用済みの埋立地を再利用して太陽光 発電所に改造したものです。^[13]

カナダの埋立地は、州の環境当局と環境保護法によって規制されています。^[14] 古い施設は現在の基準に該当する傾向があり、浸出が監視されています。^[15]以前の場所のいくつかは公園に転用されています。

欧州連合では、各国は欧州埋立指令の要件と義務を遵守するための法律を制定する義務があります。

EU加盟国の大多数は、家庭ごみを埋め立て地に廃棄することを禁止または厳しく制限する法律を制定している。^[16]

インドでは現在、埋立が都市廃棄物処理の主な方法となっている。インドにはムンバイのデオナールにアジア最大の埋立地もある。^[17]しかし、埋立地の驚くべき増加率と当局による管理の不備により、問題が頻繁に発生している。^[18]インドの埋立地では、ここ数年、表面上および表面下の火災がよく見られるようになった。^[17]

英国における埋立慣行は、欧州埋立指令の課題に対応するため、近年変更を余儀なくされました。英国では現在、埋立地に廃棄される生分解性廃棄物に埋立税を課しています。これに加えて、イングランドでは地方自治体が埋立割当量を取引するための埋立割当量取引制度が確立されています。ウェールズでは別のシステムが運用されており、自治体間で「取引」することはできませんが、埋立割当量制度と呼ばれる割当量があります。

米国の埋立地は各州の環境庁によって規制されており、最低限のガイドラインが定められているが、これらの基準はいずれも米国環境保護庁（EPA）が定めた基準を下回ってはならない。^[19]

埋立地の許可には通常5年から7年かかり、数百万ドルの費用がかかり、地元の環境と安全上の懸念が満たされていることを確認するために、厳密な立地選定、工学および環境調査と実証が必要になります。^[20]

• 都市固形廃棄物: 家庭ごみと非有害物質を収容します。このタイプの埋立地には、有機物質を特に分解するバイオリアクター埋立地が含まれます。
• 産業廃棄物: 商業廃棄物および産業廃棄物用。その他の関連する埋立地には、建設廃棄物埋立地と石炭燃焼残留物埋立地が含まれます。
• 有害廃棄物^[21]またはPCB廃棄物：^[22] 1976年の有害物質規制法（TSCA）によって米国で監視されているポリ塩化ビフェニル（PCB）埋立地。

埋立地の微生物群集の状態によって、その消化効率が決まる可能性がある。^[23]

埋立地ではプラスチックを分解する細菌が発見されている。^[24]

埋立地は、実行可能で豊富な物質およびエネルギー源として扱うことができます。発展途上国では、ウェイストピッカーがまだ使用可能な物質をあさることがよくあります。商業的な文脈では、企業も埋立地を発見し、多くの企業が^{物質および}エネルギーの採取を始めています。^[25]よく知られている例としては、ガス回収施設があります。^{[ 26]} その他の商業施設には、物質回収が組み込まれた廃棄物焼却炉があります。この物質回収は、フィルター（電気フィルター、活性炭およびカリウムフィルター、クエンチ、HCl洗浄機、SO ₂洗浄機、ボトムアッシュグレーティングなど）の使用によって可能になります。

廃棄物の削減とリサイクル戦略に加えて、廃棄物焼却、嫌気性消化、堆肥化、機械的生物学的処理、熱分解、プラズマアークガス化など、埋め立てに代わるさまざまな方法があります。地域の経済状況とインセンティブに応じて、これらは埋め立てよりも経済的に魅力的になる可能性があります。

ドイツ、オーストリア、スウェーデン、^[27] デンマーク、ベルギー、オランダ、スイスなどの国では、未処理の廃棄物を埋め立て地に処分することを禁止している。[要出典] これらの国では、特定の有害廃棄物、焼却灰、または^{機械的生物}学的処理施設の安定した出力のみを依然として埋め立て地に処分することができる。^[要出典]

• 「現代の埋立地」。2015年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年2月21日閲覧。
• 「廃棄物の埋め立てに関する 1999 年 4 月 26 日付理事会指令 1999/31/EC」(PDF) 。2010年 7 月 5 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2005年8 月 29 日閲覧。
• 「埋立地運用管理アドバイザー Web ベース エキスパート システム」。2005 年 10 月 30 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年8 月 29 日閲覧。
• H. Lanier Hickman Jr. および Richard W. Eldredge。「パート 3: 衛生埋立地」。過去 50 年間の米国における固形廃棄物管理の簡単な歴史。2005 年 11 月 23 日時点のオリジナルからアーカイブ。2005年8 月 29 日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
• Daniel A. Vallero、「環境バイオテクノロジー：バイオシステムアプローチ」。第2版。Academic Press、アムステルダム、オランダおよびボストン、MA、印刷書籍ISBN 9780124077768 ; 電子書籍ISBN 9780124078970。 2015年。  

WikiquoteにLandfillに関する引用句があります。

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ウィキメディア・コモンズには、埋立地に関連するメディアがあります。

• 米国全国廃棄物・リサイクル協会
• 北米固形廃棄物協会
• 埋立地運営のコンパクトガイド：機械、管理、誤解