Το μεθάνιο κατατάσσεται αμέσως μετά το διοξείδιο του άνθρακα ως το δεύτερο σημαντικότερο αέριο του θερμοκηπίου παγκοσμίως.
Ο Συνασπισμός για το Κλίμα και τον Καθαρό Αέρα (Climate and Clean Air Coalition) εκτιμά ότι οι ανθρωπογενείς εκπομπές μεθανίου ευθύνονται για σχεδόν το 45% της τρέχουσας καθαρής αύξησης της θερμοκρασίας, καθιστώντας το μεθάνιο κύριο μοχλό της κλιματικής αλλαγής.
Αποχετεύσεις: Ο άγνωστος παράγοντας ρύπανσης των σύγχρονων πόλεων
Τώρα, μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής έναν ακαδημαϊκό του Πανεπιστημίου City του Χονγκ Κονγκ (CityUHK), αναγνώρισε τους υπονόμους ως μια πηγή μεθανίου που μέχρι πρότινος είχε υποτιμηθεί και δημιούργησε το πρώτο εργαλείο εκτίμησης σχεδιασμένο για παγκόσμια χρήση.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι τα αποχετευτικά συστήματα απελευθερώνουν παγκοσμίως από 1,18 έως 1,95 εκατομμύρια τόνους μεθανίου κάθε χρόνο.
Το εύρημα υποδηλώνει ότι η διαχείριση των λυμάτων συμβάλλει περισσότερο στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και στην υπερθέρμανση του πλανήτη από ό,τι είχε αναγνωριστεί προηγουμένως, και ότι οι εκπομπές από τους υπονόμους θα πρέπει να συμπεριλαμβάνονται με μεγαλύτερη ακρίβεια στους κλιματικούς απολογισμούς και στα σχέδια μείωσης των ρύπων.
Η ερευνητική προσπάθεια, η οποία διήρκεσε 20 χρόνια, διεξήχθη υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Yuan Zhiguo, κατόχου της έδρας της Σχολής Ενέργειας και Περιβάλλοντος στο CityUHK.
Η ομάδα περιλάμβανε ακαδημαϊκούς από το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ, το Πολυτεχνείο του Χονγκ Κονγκ, το Πανεπιστήμιο της Τιαντζίν και το Πανεπιστήμιο Τονγκτζί.
Η μελέτη τους δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Nature Water.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το αστικό αποχετευτικό δίκτυο ενδέχεται να αποτελεί μια απροσδόκητα σημαντική πηγή εκπομπών μεθανίου. Οι υπόνομοι παραβλέφθηκαν εσφαλμένα.
Οι αστικοί υπόνομοι συχνά αντιμετωπίζονταν ως μια αμελητέα πηγή μεθανίου, καθώς επικρατούσε η άποψη ότι τα λύματα μετακινούνται μέσω αυτών πολύ γρήγορα για να επιτρέψουν τον σχηματισμό σημαντικής ποσότητας μεθανίου, αλλά και επειδή οι εκπομπές από τα αποχετευτικά δίκτυα είναι δύσκολο να μετρηθούν και να ποσοτικοποιηθούν.
Ως αποτέλεσμα, οι καταγραφές αερίων του θερμοκηπίου από την IPCC (Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή) και πολλές χώρες θεωρούν επί του παρόντος ότι οι εκπομπές μεθανίου από τους αστικούς υπονόμους είναι μηδενικές.
Ωστόσο, τα λύματα περιέχουν μεγάλες ποσότητες βιοαποδομήσιμης οργανικής ύλης, ενώ οι συνθήκες έλλειψης οξυγόνου είναι συνηθισμένες στο εσωτερικό των αποχετευτικών συστημάτων.
Συνδυαστικά, αυτοί οι παράγοντες μπορούν να δημιουργήσουν ένα περιβάλλον όπου το μεθάνιο είναι δυνατόν να σχηματιστεί. Η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Yuan επικεντρώνεται εδώ και καιρό σε νέες προσεγγίσεις για τα συστήματα λυμάτων και την περιβαλλοντική βιοτεχνολογία.
Η τεχνολογία στην υπηρεσία του κλίματος: Μετρώντας το “αόρατο” μεθάνιο
Το 2008, η ομάδα ανέπτυξε το μοντέλο SeweX, το οποίο προσομοιώνει φυσικές, χημικές και βιολογικές διεργασίες στο εσωτερικό των υπονόμων, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής υδρόθειου και μεθανίου.
Επειδή τα δεδομένα πεδίου ήταν περιορισμένα για τη βαθμονόμηση των τμημάτων πρόβλεψης μεθανίου του SeweX, η ομάδα συνέλεξε μετρήσεις από αποχετευτικά δίκτυα στην Αυστραλία χρησιμοποιώντας έναν ειδικά προσαρμοσμένο διαδικτυακό αισθητήρα.
Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για τη βαθμονόμηση και την επαλήθευση του μοντέλου. Μετά τη βαθμονόμηση του SeweX, οι ερευνητές δημιούργησαν μοντέλα για σχεδόν 3.000 σενάρια αγωγών με διαφορετικές δομές και συνθήκες λειτουργίας.
Από τη θεωρία στην πράξη: Ένα παγκόσμιο εργαλείο για την “χαρτογράφηση” των ρύπων
Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι η παραγωγή μεθανίου στους υπονόμους συνδέεται στενά με την εσωτερική επιφάνεια των σωλήνων που έρχεται σε επαφή με τα λύματα. Βάσει αυτού του ευρήματος, ανέπτυξαν ένα απλοποιημένο μοντέλο που μπορεί να εκτιμήσει τις εκπομπές μεθανίου από τους υπονόμους χρησιμοποιώντας πληροφορίες όπως το μέγεθος των σωλήνων, την κλίση, την ονομαστική και την πραγματική μέση ροή σε περιόδους ξηρασίας, καθώς και τη θερμοκρασία των λυμάτων.
Το μοντέλο δοκιμάστηκε στη συνέχεια με πραγματικά δεδομένα από 21 πόλεις στην Αυστραλία, τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Κίνα και το Βέλγιο, οδηγώντας στη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου εργαλείου για την εκτίμηση των εκπομπών μεθανίου από τα αποχετευτικά συστήματα.
Τα αποχετευτικά συστήματα παγκοσμίως απελευθερώνουν ετησίως περίπου 1,18 έως 1,95 εκατομμύρια τόνους μεθανίου, σύμφωνα με νέα εκτίμηση. Η ποσότητα αυτή αυξάνει τις εκτιμώμενες εκπομπές μεθανίου του τομέα αποβλήτων κατά 1,7% έως 3,3% και το αποτύπωμα άνθρακα των λυμάτων κατά 16% έως 38%.
Ο καθηγητής Yuan επισήμανε: «Η έρευνά μας επιβεβαιώνει ότι οι υπόνομοι δεν αποτελούν πηγή μηδενικών εκπομπών. Αντίθετα, αντιπροσωπεύουν μια ποσοτικοποιήσιμη πηγή εκπομπών μεθανίου με σημαντικές επιπτώσεις για το παγκόσμιο κλίμα».
Καθώς τα αστικά αποχετευτικά δίκτυα συνεχίζουν να επεκτείνονται, οι δυνητικές εκπομπές μεθανίου τους θα αυξάνονται επίσης. Επομένως, η συμπερίληψή τους στο σύστημα καταγραφής των αερίων του θερμοκηπίου θα βοηθήσει στη βελτίωση των εθνικών απογραφών και θα προσφέρει ένα νέο σημείο εκκίνησης για τη μείωση των εκπομπών, προωθώντας περαιτέρω τον παγκόσμιο στόχο της βιώσιμης ανάπτυξης.