Bioreactor landfill
યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને કેનેડા સહિત વિશ્વના ઘણા ભાગોમાં લેન્ડફીલ એ કચરાના નિકાલની પ્રાથમિક પદ્ધતિ છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ્સ લીચેટના વ્યવસ્થાપન સાથે સંકળાયેલા ખર્ચમાં ઘટાડો કરશે, વ્યાપારી હેતુઓ માટે મિથેન (કુદરતી ગેસ) ના ઉત્પાદનના દરમાં વધારો કરશે અને લેન્ડફિલ્સ માટે જરૂરી જમીનની માત્રામાં ઘટાડો કરશે તેવી અપેક્ષા છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફીલનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે અને માઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ દ્વારા વિઘટનના દરમાં વધારો કરવા માટે ઓક્સિજન અને ભેજનું સ્તર નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે. પરંપરાગત લેન્ડફીલ અને તેની સાથે સંકળાયેલી સમસ્યાઓ લેન્ડફીલ એ કચરાના નિકાલની સૌથી જૂની જાણીતી પદ્ધતિ છે. કચરો મોટા ખોદવામાં આવેલા ખાડાઓમાં દફનાવવામાં આવે છે (જ્યાં સુધી કુદરતી રીતે બનતા સ્થળો ઉપલબ્ધ ન હોય) અને આવરી લેવામાં આવે છે. બેક્ટેરિયા અને આર્કિયા કેટલાંક દાયકાઓમાં કચરાનું વિઘટન કરે છે, જેમાં મિથેન ગેસ (કુદરતી ગેસ), લીચેટ અને અસ્થિર કાર્બનિક સંયોજનો (જેમ કે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ (H2S), N2O2, વગેરે) સહિત મહત્વના ઉપ-ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન થાય છે. મિથેન ગેસ, એક મજબૂત ગ્રીનહાઉસ ગેસ, લેન્ડફિલની અંદર નિર્માણ કરી શકે છે, જે કોષમાંથી મુક્ત ન થાય ત્યાં સુધી વિસ્ફોટ તરફ દોરી જાય છે. લીચેટ એ વિઘટનમાંથી પ્રવાહી ચયાપચય ઉત્પાદનો છે અને તેમાં વિવિધ પ્રકારના ઝેર અને ઓગળેલા ધાતુના આયનો હોય છે. જો લીચેટ ભૂગર્ભ જળમાંથી બહાર નીકળી જાય તો તે પ્રાણીઓ અને છોડ બંનેમાં સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે. અસ્થિર કાર્બનિક સંયોજનો (VOCs) ધુમ્મસ અને એસિડ વરસાદ પેદા કરવા સાથે સંકળાયેલા છે. ઉત્પાદિત કચરાના વધતા પ્રમાણ સાથે, તેને સુરક્ષિત રીતે સંગ્રહિત કરવા માટે યોગ્ય જગ્યાઓ શોધવી મુશ્કેલ બની ગઈ છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલની કામગીરી ત્રણ પ્રકારના બાયોરિએક્ટર છેઃ એરોબિક, એનારોબિક અને હાઇબ્રિડ (એરોબિક અને એનારોબિક બંને પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને). ત્રણેય પદ્ધતિઓમાં લેન્ડફિલમાં ભેજનું સ્તર જાળવવા માટે પાણી સાથે પૂરક એકત્રિત લીચેટનો ફરીથી પરિચય સામેલ છે. વિઘટન માટે જવાબદાર સુક્ષ્મસજીવો આમ હાનિકારક ઉત્સર્જનને ઘટાડવાના પ્રયાસ સાથે વધેલા દરે વિઘટન માટે ઉત્તેજિત થાય છે. એરોબિક બાયોરિએક્ટરમાં પાઈપોની ઊભી અથવા આડી પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરીને લેન્ડફિલમાં હવા પમ્પ કરવામાં આવે છે. એરોબિક વાતાવરણનું વિઘટન ઝડપી બને છે અને વી. ઓ. સી. નું પ્રમાણ, લીચેટ અને મિથેનનું ઝેરીકરણ ઓછું થાય છે. લીચેટ ફેલાતા એનારોબિક બાયોરિએક્ટર્સમાં લેન્ડફિલ પરંપરાગત લેન્ડફિલ કરતાં વધુ ઝડપથી અને વહેલા દરે મિથેન ઉત્પન્ન કરે છે. મિથેનની ઊંચી સાંદ્રતા અને જથ્થો તેને વ્યાપારી હેતુઓ માટે વધુ અસરકારક રીતે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે, જ્યારે મિથેન ઉત્પાદન માટે લેન્ડફિલ પર દેખરેખ રાખવાની જરૂર હોય તે સમય ઘટાડે છે. હાઇબ્રિડ બાયોરિએક્ટર વિઘટન દર વધારવા માટે એરોબિક-એનારોબિક ચક્ર દ્વારા લેન્ડફિલના ઉપલા ભાગને આધિન કરે છે જ્યારે લેન્ડફિલના નીચલા ભાગો દ્વારા મિથેન ઉત્પન્ન થાય છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ્સ H2S સિવાય પરંપરાગત લેન્ડફિલ્સ કરતાં ઓછી માત્રામાં VOCનું ઉત્પાદન કરે છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ્સ વધુ માત્રામાં H2S ઉત્પન્ન કરે છે. આ વધારો કરવા માટે જવાબદાર ચોક્કસ બાયોકેમિકલ માર્ગનો સારી રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો નથી બાયોરિએક્ટર લેન્ડફીલના ફાયદા બાયોરિએક્ટર લેન્ડફીલ વિઘટનની પ્રક્રિયાને વેગ આપે છે. જેમ જેમ વિઘટન આગળ વધે છે, લેન્ડફિલમાં બાયોડિગ્રેડેબલ ઘટકોનો જથ્થો ઘટે છે, જે કચરો ફેંકવા માટે વધુ જગ્યા બનાવે છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ્સ વિઘટનના આ દરમાં વધારો કરે અને લેન્ડફિલ્સ માટે જરૂરી જગ્યાના 30 ટકા સુધીની બચત કરે તેવી અપેક્ષા છે. દર વર્ષે ઘન કચરાના વધતા પ્રમાણ અને લેન્ડફિલ જગ્યાઓની અછત સાથે, બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ લેન્ડફિલ જગ્યાને મહત્તમ કરવાની નોંધપાત્ર રીત પ્રદાન કરી શકે છે. આ માત્ર ખર્ચ અસરકારક જ નથી, પરંતુ લેન્ડફીલ માટે ઓછી જમીનની જરૂર હોવાથી, તે પર્યાવરણ માટે પણ સારું છે. વધુમાં, મોટાભાગના લેન્ડફિલ પર ઓછામાં ઓછા 3 થી 4 દાયકા સુધી દેખરેખ રાખવામાં આવે છે જેથી લેન્ડફિલ સાઇટની આસપાસના સમુદાયમાં કોઈ લીચેટ અથવા લેન્ડફિલ ગેસ ન નીકળે. તેનાથી વિપરીત, બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ એવા સ્તરે વિઘટિત થવાની અપેક્ષા છે કે જેને એક દાયકા કરતાં પણ ઓછા સમયમાં દેખરેખની જરૂર નથી. તેથી, લેન્ડફિલ જમીનનો ઉપયોગ અગાઉની તારીખના સ્થાનના આધારે પુનઃવનીકરણ અથવા ઉદ્યાનો જેવા અન્ય હેતુઓ માટે થઈ શકે છે. વધુમાં, લેન્ડફિલને મોઇશ્ચરાઇઝ કરવા માટે લીચેટનો ફરીથી ઉપયોગ તેને ફિલ્ટર કરે છે. આમ, લીચેટ પર પ્રક્રિયા કરવા માટે ઓછો સમય અને ઊર્જાની જરૂર પડે છે, જે પ્રક્રિયાને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફીલના ગેરફાયદા બાયોરિએક્ટર લેન્ડફીલ પ્રમાણમાં નવી ટેકનોલોજી છે. નવા વિકસિત બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ્સ માટે પ્રારંભિક દેખરેખ ખર્ચ વધારે છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે દરેક મહત્વપૂર્ણ વસ્તુ શોધી કાઢવામાં આવે અને યોગ્ય રીતે નિયંત્રિત થાય. આમાં વાયુઓ, ગંધ અને જમીનની સપાટીમાં લીચેટનો ઝરણો સામેલ છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલમાં ભેજનું પ્રમાણ વધવાથી કચરાના જથ્થામાં છિદ્રોના પાણીનું દબાણ વધારીને લેન્ડફિલની માળખાકીય સ્થિરતામાં ઘટાડો થઈ શકે છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફીલનું લક્ષ્ય ભેજનું ઊંચું પ્રમાણ જાળવવાનું હોવાથી, કચરામાં ભેજનું પ્રમાણ વધવાથી ગેસ સંગ્રહ પ્રણાલીઓ પ્રભાવિત થઈ શકે છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલનું અમલીકરણ નવી ટેકનોલોજી હોવાથી બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ હજુ વિકાસના તબક્કામાં છે અને પ્રયોગશાળામાં તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ્સ માટે પાયલોટ પ્રોજેક્ટ આશાસ્પદ દેખાઈ રહ્યા છે અને વિશ્વના વિવિધ ભાગોમાં વધુ પ્રયોગો કરવામાં આવી રહ્યા છે. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફીલના સંભવિત લાભો હોવા છતાં માર્ગદર્શિકા અને કાર્યકારી પ્રક્રિયાઓ સાથે કોઈ પ્રમાણિત અને મંજૂર ડિઝાઇન નથી. બાયોરિએક્ટર લેન્ડફિલ પ્રોજેક્ટ્સની યાદી નીચે મુજબ છેઃ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ કેલિફોર્નિયા યોલો કાઉન્ટી ફ્લોરિડા અલાચુઆ કાઉન્ટી સાઉથઇસ્ટ લેન્ડફિલ હાઇલેન્ડ્સ કાઉન્ટી ન્યૂ રિવર રિજનલ લેન્ડફિલ, રાયફોર્ડ પોલ્ક કાઉન્ટી લેન્ડફિલ, વિન્ટર હેવન કેન્ટુકી આઉટર લૂપ લેન્ડફિલ મિશિગન સેન્ટ ક્લેયર કાઉન્ટી મિસિસિપી પ્લાનટેશન ઓક્સ બાયોરિએક્ટર ડેમોન્સ્ટ્રેશન પ્રોજેક્ટ, સિબલી મિઝોરી કોલંબિયા ન્યૂ જર્સી એસીયુએનું હેનમેન એન્વાયર્નમેન્ટલ પાર્ક, એગ હાર્બર ટાઉનશીપ નોર્થ કેરોલિના બનકોમ્બ કાઉન્ટી લેન્ડફિલ પ્રોજેક્ટ વર્જિનિયા મેપલવુડ લેન્ડફિલ અને કિંગ જ્યોર્જ કાઉન્ટી લેન્ડફિલ્સ વર્જિનિયા લેન્ડફિલ પ્રોજેક્ટ એક્સએલ ડેમોન્સ્ટ્રેશન પ્રોજેક્ટ કેનેડા સેઇન્ટ-સોફી બાયોરિએક્ટર ડેમોન્સ્ટ્રેશન પ્રોજેક્ટ, ક્વિબેક ઓસ્ટ્રેલિયા Bioreactorlandfill.org લેન્ડફિલ બાયોકેમિકલ એન્જિનિયરિંગ બાયોરિએક્ટર્સ