埋立地ガス
オハイオ州レイク郡の埋立地で発生したガス炎

埋立地ガスは、埋立地内の微生物が生ゴミや紙くずなどの有機廃棄物を分解する際に発生する様々なガスの混合物です。埋立地ガスはバイオガスの一種で、約40～60%がメタンで、残りは主に二酸化炭素です。埋立地ガスには、収集時に大気中から取り込まれた窒素ガスが含まれることがよくあります。 [ 1 ]残りの部分（<1%）は、メタン以外の揮発性有機化合物（VOC）、シロキサン、硫化水素の微量です。これらの微量ガスには、主に単純な炭化水素を中心とした多様な種が含まれています。[ 2 ]

埋立地ガスは気候変動に影響を与えます。主成分は二酸化炭素とメタンで、どちらも温室効果ガスです。大気中のメタンははるかに強力な温室効果ガスであり、100年間の地球温暖化係数は27です。 [ 3 ]埋立地は米国で3番目に大きなメタン発生源です。[ 4 ]

これらのガスには重大な悪影響があるため、埋立地ガスを監視し、都市廃棄物に含まれる生分解性物質の量を減らし、ガス燃焼や発電のための回収を 含む埋立地ガス利用戦略を作成するための規制体制が設けられています。

生産

埋立地ガスは3つのプロセスの結果である：[ 2 ]

  1. 揮発性有機化合物（例：溶剤）の蒸発
  2. 廃棄物の成分間の化学反応
  3. 嫌気性消化、特にメタン生成。

最初の2つは廃棄物の性質に大きく依存します。ほとんどの埋立地で支配的なプロセスは3番目のプロセスであり、嫌気性細菌が有機廃棄物を分解してバイオガスを生成します。バイオガスはメタンと二酸化炭素、そして微量の他の化合物から構成されています。[ 5 ]廃棄物の不均一性にもかかわらず、ガスの発生は明確に定義された速度論的パターンに従います。メタンと二酸化炭素の生成は、埋立地に廃棄物を投入してから約6か月後に始まります。ガスの発生は約20年で最大に達し、その後数十年かけて減少します。[ 2 ]

埋立地内の状況や変化は、電気抵抗トモグラフィー（ERT）を用いて観察することができ、埋立地ガスの発生源[ 6 ]や浸出水の移動経路[ 7 ]を特定することができます。温度、水分レベル、生分解性物質の割合など、様々な場所における状況を推測することができます。この情報は、ホットスポット上に井戸を最適に配置したり、堆積灌漑などの介入を行うことで、ガス生産を改善するために活用できます。

埋立地ガスが土壌被覆を透過すると、ガス中のメタンの一部が微生物によってCO2に酸化される。[ 8 ]

監視

埋立地から発生するガスは価値あるものの、時に有害となることもあるため、モニタリング技術が開発されてきました。水素炎イオン化検出器は、メタン濃度と総VOC濃度の測定に使用できます。地表モニタリング、地中モニタリング、そして大気モニタリングも実施されています。米国では、1990年の大気浄化法により、多くの大規模埋立地にガス収集・制御システムの設置が義務付けられており、少なくとも施設はガスを収集し、燃焼させる必要があります。

1979年10月に制定されたRCRAサブタイトルDに基づく米国連邦規制は、都市固形廃棄物埋立地の立地、設計、建設、運営、監視、閉鎖を規制している。サブタイトルDでは現在、埋立地ガス中のメタンの移動に対する規制が求められている。埋立地は、運営中および運営終了後30年間、監視要件を満たさなければならない。RCRAサブタイトルDの影響を受ける埋立地は、メタン排出を定期的にチェックする方法を確立することにより、ガスを制御し、敷地外への移動を防止する必要がある。埋立地の所有者および運営者は、メタンガスの濃度が施設構造物のメタンのLELおよび施設境界のメタンLELの25%を超えないようにしなければならない。[ 9 ]

使用

埋立地ガス回収システム
浸出水蒸発システム

埋立地内で発生するガスは、様々な方法で収集・利用することができます。埋立地ガスは、ボイラーや燃焼システムを用いて現場で直接利用し、熱として利用することができます。また、マイクロタービン、蒸気タービン、燃料電池を用いて現場で発電することも可能です。[ 10 ]埋立地ガスは、敷地外で販売したり、天然ガスパイプラインに送ったりすることも可能です。この方法では、ガスをパイプライン品質に加工する必要があります。例えば、様々な汚染物質や成分を除去する必要があります。[ 11 ]埋立地ガスは、埋立地処理の副産物である浸出液の蒸発にも利用できます。この用途では、以前は同じ用途に使用されていた別の燃料が代替されます。[ 12 ]

埋立地でのガス収集効率は回収できるエネルギー量に直接影響します。閉鎖型埋立地（廃棄物を受け入れなくなった埋立地）は開放型埋立地（まだ廃棄物を受け入れている埋立地）よりも約17％効率的にガスを収集します。[ 13 ]

反対

埋立地ガスの回収と利用には多額の費用がかかる可能性がある。一部の環境団体は、これらのプロジェクトはゴミ（その原料）が再生可能ではないため、「再生可能エネルギー」を生産していないと主張している。シエラクラブは、このようなプロジェクトへの政府補助金に反対している。[ 14 ]天然資源保護協議会（NRDC）は、政府の優遇措置は太陽光、風力、そしてエネルギー効率向上への取り組みにもっと向けられるべきだと主張している。[ 14 ]

安全性

埋立地ガスの排出は、埋立地の環境、衛生、安全上の問題を引き起こす可能性がある。 [ 15 ] [ 16 ]事故はいくつか発生しており、例えば1986 年にイギリスのロスコーで発生した[ 17 ] 。この事故では、移動した埋立地ガスが蓄積し、建物が部分的に破壊された。 1991 年にはデンマークのスケリングステッド埋立地に隣接する住宅で爆発が発生し、2 人が死亡した事故が発生した。[ 18 ]埋立地ガスによるリスクがあるため、埋立地で発生するガスを監視する必要があることは明らかである。火災や爆発の危険に加えて、地下でのガスの移動により、埋立地ガスが地下水と接触する可能性がある。これにより、ほぼすべての埋立地ガスに含まれる有機化合物によって地下水が汚染される可能性がある。[ 19 ]

通常は微量しか発生しませんが、埋め立て地からは芳香族化合物やクロロカーボンが放出されます。

埋立地ガスの移動は、圧力差と拡散により発生する可能性があります。隣接する建物でガス濃度が十分に高くなると、爆発の危険性が生じる可能性があります。

国別

ブラジル

ブラジルは、クリーン開発メカニズム（CDM）プロジェクトを活用し、埋立地からのメタン排出量を削減するための強力な公共政策を確立しました。これらのプロジェクトの重要な要素の一つは、削減された排出量を民間市場で売却し、収益を得ることです。

アメリカ合衆国

JFK大統領図書館・博物館 - カテゴリー3埋立地閉鎖後の敷地

米国環境保護庁（EPA）の報告書によると、2016年時点で稼働中の都市固形廃棄物埋立地の数は1,900から2,000カ所に及んでいます。環境研究教育財団が2013年に行った全国調査では、米国全体で稼働中の都市固形廃棄物埋立地はわずか1,540カ所でした。これらの埋立地で廃棄物が分解されると、メタンと二酸化炭素が約半分ずつ混合した埋立地ガスが発生します。埋立地は米国で3番目に大きなメタン排出源であり、そのうち95%を都市固形廃棄物埋立地が占めています。 [ 20 ] [ 21 ]

米国では、環境保護庁によると、埋立地ガスプロジェクトの数は2005年の399件から2012年には594件に増加した[ 22 ]。これらのプロジェクトは、エネルギーコストを抑制し、温室効果ガスの排出を削減するため人気がある。これらのプロジェクトはメタンガスを収集して処理し、電力に使用したり、パイプライングレードのガスにアップグレードしたりすることができる。（メタンガスの地球温暖化係数は二酸化炭素の21倍である）。[ 23 ]例えば、米国では、ウェイスト・マネジメント社が110の埋立地ガスエネルギー施設で埋立地ガスをエネルギー源として使用している。このエネルギー生産は、年間約200万トンの石炭を相殺し、40万世帯に必要なエネルギーに相当するエネルギーを生み出している。これらのプロジェクトは、大気中への温室効果ガスの排出も削減している。[ 24 ]

EPAは、数百の埋立地がガスエネルギープロジェクトを支援できると推定しており、埋立地メタンアウトリーチプログラムも設立しました。このプログラムは、環境的かつ経済的に有益な埋立地ガスエネルギープロジェクトの開発を促進することで、埋立地からのメタン排出量を費用対効果の高い方法で削減することを目的として策定されました。[ 25 ]

参照

参考文献

  1. ^ 「埋立地運営者がRNG技術について知っておくべきこと」 SWANAウェブサイト。2025年10月20日閲覧。
  2. ^ a b c Hans-Jürgen Ehrig、Hans-Joachim Schneider、Volkmar Gossow「廃棄物、7. 堆積」、ウルマン工業化学百科事典、2011 年、Wiley-VCH、ワインハイム。土井：10.1002/14356007.o28_o07
  3. ^ 「IPCC地球温暖化係数値」（PDF） .温室効果ガスプロトコル. 2024年8月7日. 2025年10月20日閲覧。
  4. ^ 「メタン排出量」。環境保護庁。2015年12月23日。 2016年6月13日閲覧。
  5. ^ 「埋立地ガスとバイオガス」米国エネルギー情報局。2015年11月22日閲覧。
  6. ^ Deep Scan Tech (2022): Deep Scan Techはウクライナのエネルギー自立の向上を支援しています。
  7. ^ Deep Scan Tech (2022): Deep Scan Techはウクライナでの実証プロジェクトを通じて埋立地の環境保護を支援しています。
  8. ^ Scheutz, C.、Kjeldsen, P.、Bogner, JE、De Visscher, A.、Gebert, J.、Hilger, HA & Spokas, K. (2009) 埋め立てガス排出量を軽減するための微生物によるメタン酸化プロセスと技術。廃棄物管理。解像度27:409-455。
  9. ^ 「埋立地ガス制御措置」毒性物質・疾病登録局。 2010年4月26日閲覧。
  10. ^サリバン、パトリック. 「米国における埋立地ガス回収・利用の重要性」(PDF) . SUR . 2013年9月27日閲覧。
  11. ^ 「埋立地ガス発電所」カリフォルニア州エネルギー委員会。 2013年9月27日閲覧。
  12. ^ 「Landfill Methane Outreach program」 EPA。2010年1月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年9月27日閲覧。
  13. ^ Powell, Jon T.; Townsend, Timothy G.; Zimmerman, Julie B. (2015-09-21). 「固形廃棄物処理率の推定と埋立地ガス排出量の削減目標」. Nature Climate Change . オンライン先行出版 (2): 162–165 . doi : 10.1038/nclimate2804 . ISSN 1758-6798 . 
  14. ^ a b Koch, Wendy (2010年2月25日). 「埋立地プロジェクトの増加」 USA Today. 2010年3月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  15. ^ Brosseau, J. (1994) 都市埋立地衛生施設からの微量ガス化合物排出; 大気環境 28 (2), 285-293
  16. ^ Christensen, TH, Cossu, R. & Stegmann, R. (1999) 廃棄物の埋め立て：バイオガス
  17. ^ウィリアムズとエイトケンヘッド（1991）ロスコーからの教訓：埋立地ガスの制御不能な移動；工学地質学季刊誌24（2）、191-207
  18. ^ "Danish EPA" . mst.dk (デンマーク語). 2006年7月23日. 2011年7月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  19. ^ Kerfoot, HB, 第3.5章 Christensen, TH, Cossu, R. & Stegmann, R. (1999) 廃棄物の埋め立て：バイオガス
  20. ^ 「埋立地ガスに関する基本情報 - 米国環境保護庁」米国環境保護庁2016年4月15日。
  21. ^ 「米国の温室効果ガス排出量と吸収源目録、1990～2015年」（PDF） .米国環境保護庁. 2017年. 2022年4月4日閲覧。
  22. ^ 「埋立地ガスをエネルギーに変える」 EPA 2012年7月29日閲覧。
  23. ^ Koch, Wendy (2010年2月25日). 「埋立地プロジェクトの増加」 . USA Today . 2010年4月25日閲覧。
  24. ^ 「埋立地ガスをエネルギーに変える」。Think Green。Waste Management。 2013年8月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年4月26日閲覧。
  25. ^ 「埋立地ガス」 Gas Separation Technology LLC. 2017年5月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年4月26日閲覧。
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