グーを取り除く

Jan 20, 2024

過去10年にわたり、全米の埋め立て地は、重要な設備を詰まらせ、浸出水やガスの回収作業に支障をきたす可能性がある「ブラック・グー」または「フラバー」と呼ばれる粘着性のポリマー状物質と戦ってきた。

この異常は主に湿った埋め立て地や下水処理施設からの汚泥を受け入れる場所で発見され、黒い固体が何なのか、どこから来たのかを解明しようとする科学者らを困惑させている。

ニューオーリンズで5月1日から4日まで開催される今年のWasteExpoでは、「浸出水管理：「フラッバー」と「ブラックグー」に関する最新情報」というセッションのパネリストが、汚損物質、その起源、予防と修復のためのツール、最新情報について議論します。現在の研究について。

セッションのパネリストでウィスコンシン大学土木・環境・地質工学名誉教授のクレイグ・ベンソン氏は、約10年前に南東部の湿潤埋立地で働いていたときに初めて黒いネバネバに遭遇したと語った。

この現場では臭気に関する苦情が多数寄せられており、頻繁にパイプが詰まるため浸出水のレベルを抑えるのに苦労していた。 「パイプを動かし続けることができなかった。ポンプは常にこの黒いネバネバした物質で詰まっていた」と彼は語った。 「基本的に[固体は]一日おきに再構築されていました。」

ベンソン氏は他の場所でも黒いグーの存在を発見し続け、この現象をさらに調査するよう促した。

「私たちがよく知っている歴史的に黒い生物学的物質とは異なる、この黒くてネバネバした粘着性の物質の存在を、私たちはますます目にすることになるでしょう」と彼は言う。 「これは別のものでした。単なるバイオフィルムではなく、別の物質でした。」

それは何ですか？

ベンソン氏は、問題の解決策を見つけるには、まずこの物質がどのように埋め立て地を移動し、どのように浸出水収集システムに流入するのかを理解する必要があると述べた。

米国、グアム、プエルトリコの都市固形廃棄物埋立地から採取した約30のサンプルを使用したベンソンの研究では、埋立地の場所や材料の組成に関係なく、ほとんどのサンプルが同じ物理的特性、つまり強い臭気のある伸縮性のあるゴム状の材料を持っていることが判明しました。これはおそらく「粘着性のもの」に付着した硫化化合物に起因すると考えられます。

物質をさらに特定するために、ベンソン氏はフーリエ変換赤外分光法 (FTIR) を使用して、黒い粘液サンプルの化学結合と化学構造を調べました。 FTIR では、超赤外線ビームがサンプルに送信され、一部の波長は吸収され、他の波長は吸収されません。 センサーは反射したものを測定し、材料の組成の「指紋」を作成します。

ベンソン氏は、米国の17の異なる埋め立て地から採取した黒い粘液のサンプルを調べたところ、それらはすべて「本質的に同じFTIRスペクトルと…同じ種類の結合を持っていた」と述べた。

彼はまた、その結合が今日の世界に遍在しているアクリレートベースのポリマーに似ていることにも気づきました。

ベンソン氏は、FTIR に加えて、熱重量分析 (TGA) を使用して、ブラック グーの組成を研究しました。 「私たちは非常に単純な…TGA、熱重量分析を行いました。[そこで]サンプルを採取し、オーブンに入れ、温度を上げ、加熱するにつれて質量を測定します。本質的に、私は燃え尽きています。そのサンプルの一部を時間の経過とともに変化させます。」

このプロセス中に、ベンソン氏は、サンプルが市販のポリマーである可能性があると確信するに至った重要な違いを認識したと述べた。

「サンプルの重量は時間の経過とともに減少していました。つまり、これは本質的に水が抽出され、その後急激に減少するだけです。そしてさらに減少し続けます。」とベンソン氏は TGA 分析のグラフを説明しながら述べた。 「この急落はポリマーの分解範囲内にあります。それは合成ポリマーです。天然素材ではありません。」

ポリアクリレートなどのほとんどの市販ポリマーでは、「水和してネバネバしたものを取り出し、乾燥させて固体にすると、再度湿らせることができ、元のように自然に再形成されるはずです」とベンソン氏は述べた。

そうすることで、ベンソンは、黒い粘液の「黒いもの」が剥がれ、ゼラチンのような粘液が残ることを発見しました。これは、合成ポリマーをテストするときによく起こることです。

この結果を一般的なポリアクリレートや、この物質を含むいくつかの市販製品と比較したところ、FTIR の結果はほぼ同じであったとベンソン氏は述べた。 ポリアクリレートを多く含む家庭用品には、おむつ、肉パッド、衛生パッド、ペット用パッド、脱水剤などがあります。 廃水処理プラントでは、水から懸濁物質や汚染物質を除去するために可溶性ポリマーを使用することもあります。

ブラックグーが何であるかについてより確信を持って、ベンソンは現在、その物質の定義と重要なパラメータを作成しようとしています。

「私たちが確かに見ているのは、同様の化学構造を持つすべての材料は通常、少なくとも 45 パーセントの有機物含有量を持っているということです」と彼は言いました。 「45 [パーセント] 未満であれば、そのポリアクリレート素材を使用したこの種の黒い粘液になる可能性は低いでしょう。」

修復への取り組み

サウスカロライナ州ガフニーに本拠を置くプログレッシブ環境サービス社は、主にアメリカ海軍と化学パイプ洗浄サービスに取り組んだ後、2019年に環境サービス分野に参入した。

プログレッシブ・エンバイロメンタル社の創設者兼社長でパネリストのスティーブ・カール氏は、顧客からブラック・グー関連の問題を提示されるまで、同社は主に浸出水管のスケール問題に取り組んでいたと述べた。

カール氏は、この物質と何度か遭遇した後、「完全に水に溶けない。黒いタール物質だ」と結論付けたと語った。 この粘液が水に浮くということを知り、彼の会社はその粘液で詰まったパイプを掃除する方法を見つけたと同氏は語った。

「粘液は浮き、タフィーは浮くので、ポリマーが下に移動しているとは思えません。浸出液のレベルが上昇するにつれて、ポリマーが持ち上げられ、その上に浮かぶ層が形成されていると思います」埋立地の内側にある浸出水の上部です」と彼は言った。

カール氏は、泡ベースの洗浄方法を使用すると、泡の反応により黒い粘液の蓄積が浸出水収集システムの穴のあいたパイプを通して垂直に押し出される、と述べた。 グーが水平方向にどれだけ押し出されるかは、生じる反動によって制限される、と彼は付け加えた。

新しい埋立地で作業する場合、Progressive Environmental はまず浸出水収集システムを完全に停止します。 次に、担当者はシステムを循環させて、浸出水がどのくらいの速さで入ってくるか、システムがどのくらいの速さで排出しているかを確認します。

「言っておきますが、ほとんどの場合、ポンプがポンプの動作を停止し、20秒から40秒の間でシステムの電源を入れますが、再充電には1時間以上、場合によっては2時間以上かかります。 」とカールは言いました。 「そのポンプは毎分 50 ガロンを汲み上げており、簡単に計算すると 30 秒で汲み上げられます。つまり、130 ガロンを移動させる 10 フィート×18 インチのパイプから 25 ガロンを移動したことになります。

「そこから 25 ガロンを移し、ポンプを循環させました。そして、その 25 ガロンを補充するのに 2 時間かかりました。何かが穴を塞いでいます。システムの完全性を維持するための計画的なメンテナンスは、危機を解決するよりも優れています。」