Rapport U2014:06 ISSN Kunskapssammanställning beständigheten hos geosynteter i deponikonstruktioner

Transkript

1 Rapport U2014:06 ISSN Kunskapssammanställning beständigheten hos geosynteter i deponikonstruktioner

2

3 Förord Den information som finns om långtidsegenskaperna hos geosynteter är inte alltid lätt att tolka objektivt. Geosynteter av olika slag är vanligt förekommande i sluttäckningar och har blivit vanligare i fler av konstruktionens delar. Det finns därför ett behov av att klargöra vilka material som är lämpliga att använda och på vilket sätt. Allt för att sluttäckningens långsiktiga funktion inte ska äventyras. Valet av material påverkar inte minst sluttäckningskostnaden. En följdfråga är också vad som egentligen krävs för att uppnå deponeringsförordningens krav. För användningen av geosynteter i deponikonstruktioner är tidsperspektivet avgörande för möjligheten till användning. De mycket långa tidsperspektiven används inte i andra länder, vilket gör att ställningstaganden i Sverige blir unika och inte kan jämföras med hur man gör i andra länder. Syftet med projektet har varit dels att beskriva nuläget när det gäller användning av geosynteter i deponikonstruktioner, dels att klargöra kunskapsläget gällande geosynteters långtidsegenskaper och beständighet och hur de påverkar sluttäckningens långtidsfunktion i konstruktioner där geosynteter används. Allt för att underlätta framtida val av lämpliga material till sluttäckningskonstruktioner. Projektet har genomförts av Ulrika Thörnblad (ÅF Infrastructure AB), Weronica Andersson (Hifab), Yvonne Rogbeck (SGI), Peter Flyhammar (SGI), Pär Elander (Elander Miljöteknik AB) och Peter Nilsson (VA-teknik & Vattenvård AB). Malmö februari 2014 Per Erik Persson Tf. ordförande Avfall Sveriges Utvecklingskommitté Weine Wiqvist VD Avfall Sverige Författarna står själva för innehållet i rapporten. Om inget annat anges, representerar åsikter och slutsatser inte nödvändigtvis Avfall Sveriges ståndpunkter.

4

5 Sammanfattning Deponier ska utformas enligt de funktionskrav som anges i förordning (SFS 2001:512) om deponering av avfall med bl.a. bottentätning och dränering under deponins driftsfas och sluttäckning som begränsar infiltrationen då deponin avslutas. I deponikonstruktioner används ofta olika typer av geosynteter som tätskikt, dräneringslager och/eller materialskiljande lager. Diskussioner uppstår ofta kring materialens beständighet. Syftet med projektet var dels att beskriva nuläget när det gäller användning av geosynteter i deponikonstruktioner, dels att klargöra kunskapsläget gällande geosynteters långtidsegenskaper och beständighet och hur det påverkar den långsiktiga beständigheten hos deponikonstruktioner avseende stabilitet, täthet och dränering. En litteraturstudie genomfördes där sökning gjordes i SGI-line. Därtill skickades en förfrågan om nya studier kring geosynteters beständighet till medlemmarna i kommittén för Barrier systems inom International Geosynthetic Society (IGS). Geosynteter är samlingsnamnet för syntetiska material som används för separation, filtrering, förstärkning, dränering och som tätskikt i anläggningskonstruktioner. Till gruppen räknas geotextiler, geonät, geomembraner, geodräner (dränmattor) och geokompositer. De tillverkas av polymerer varav de vanligaste materialen i deponikonstruktioner är polyeten (PE) och polypropen (PP). Enligt den enkät som utfördes inom projektets ramar är geosynteter allmänt förekommande i deponikonstruktioner i Sverige. Geosynteterna används ofta av kostnadsskäl, då materialen ofta är enklare att hantera och går snabbare att installera, vilket sänker kostnaderna. Nedbrytning av geosynteter sker främst till följd av kemisk påverkan och oxidation. Polymerstruktur, typ och mängd av antioxidanter och andra additiv såsom kolpulver, stabilisatorer etc. har stor betydelse för hur beständig en geosyntet är. Geosynteter kan även påverkas mekaniskt av faktorer som rotpenetration, frost och installationsskador. Endast ett fåtal av studierna som framkom i litteraturstudien var utformade för att verkligen efterlikna förhållanden i en deponi. De flesta av de utförda testerna motsvarar extrema förhållanden. Studierna är utförda på HDPE när det gäller geomembran och på PP och PE när det gäller geotextiler. Generellt sett visar resultaten i genomgången litteratur att en geotextil av PP eller PE kan vara beständig i mer än 100 år och att beräknad livslängd för geomembran av HDPE uppgår till flera hundra år. Dessa resultat gäller för väl stabiliserade geosynteter, d.v.s. material med lämplig sammansättning antioxidanter och andra additiv, vid temperaturer kring 20 ºC. Ju högre temperatur desto sämre beständighet. Beständigheten påverkas även av faktorer som t.ex. tjocklek.

6 Beroende på vilket tidsperspektiv som är aktuellt avseende beständigheten hos en deponikonstruktion kan olika typer av geosynteter användas. I ett hundraårsperspektiv bedöms både geotextiler, dränmattor, bentonitmattor, plastgeomembraner och geonät kunna användas. I ett tidsperspektiv på flera hundra år bör däremot generellt inte geotextiler, dränmattor eller geonät användas, om det inte kan påvisas att de har en livslängd längre än ca hundra år. Plastgeomembran och även bentonitmattor bör kunna användas under vissa förutsättningar. En frågeställning som är viktig att klargöra i sammanhanget är vilket tidsperspektiv deponikonstruktionerna, framför allt sluttäckningarna, ska konstrueras för. I föreliggande rapport ges rekommendationer för hur olika syntetiska material bör användas i deponikonstruktioner. En sammanställning över vilka testmetoder som finns för att kontrollera beständigheten saknas dock i Sverige och det saknas rekommendationer av vilka tester som ska utföras och vilka jämförvärden som ska/bör användas för att materialens funktioner ska klara det tidsperspektiv konstruktionen ska klara.

7 Abstract Landfills should be designed in accordance with the functional requirements stated in the regulation (SFS 2001:512) regarding landfills, including bottom sealing and drainage during the operational phase and final cover which limits the infiltration when the landfill is completed. The use of different geosynthetics as sealing, drainage and/or material-separating layers is common in landfill constructions. Discussions often arise about the long term performance and durability of the materials. The purpose of this project was partly to describe the current situation when it comes to the use of geosynthetics in landfill constructions and also to clarify the state of knowledge regarding the long term capacity of geosynthetics and how it affects the long term performance in landfill constructions focusing on stability, permeability and drainage. A study of literature was performed in which searches were done in the SGI-line. Furthermore an inquiry was sent, regarding new studies of the permanence of geosynthetics, to the members of the Barrier systems committee within the International Geosynthetic Society (IGS). Geosynthetics is the generic term for synthetic materials that are used for separation, filtration, reinforcement, drainage and as a sealing layer in the construction of facilities. Geotextiles, - nets, -membranes, -drains and geocomposites are all included within the term geosynthetics. They are made from polymers which within landfill construction most commonly mean polythene (PE) and polypropylene (PP). According to the survey conducted within the project limits, geosynthetics are ubiquitous in landfill constructions in Sweden. The geosynthetics are often used for financial reasons, since the materials are often easier to handle and faster to install, which in the end lowers the cost. Degradation of geosynthetics primarily occurs due to chemical influence and oxidation. Polymer structure, type and amount of antioxidants and other additives such as carbon powder, stabilizers etc. have a significant impact on how permanent a geosynthetic is. Geosynthetics can also be affected mechanically by factors such as penetration of roots, frost and installation damages. Merely a few of the studies that emerged from the study of literature were designed to really emulate the condition within a landfill. The majority of the conducted tests reflect rather extreme conditions. The studies are performed on HDPE when it comes to geomembrane and on PP and PE in the cases of geotextiles. The results from analyzed literature reveal that a PP or PE geotextile can be durable for more than a hundred years and that a calculated life span for an HDPE geomembrane can amount to several hundred years. These results apply to well stabilized geosynthetics, namely materials with a suitable composition of antioxidants and other additives at temperatures around 20 ºC. The higher the temperature the lesser durability. The durability is also affected by factors such as e.g. thickness.

8 Depending on the time at issue regarding permanence in a landfill construction, different types of geosynthetics can be used. During a span of a hundred years both geotextiles, geodrains, bentonite mats, pastic geomembranes and geonets are all adequate options. However, during a span of several hundred years, geotextiles, geodrains and geonets should not be used unless proven that the life span extends for more than a hundred years. The usage of plastic geomembranes and even bentonite mats should be possible under certain conditions. An important issue in the midst of this discussion is which life span the landfills, especially the final coverages, should be designed to endure. In Sweden there is a lack of recommendations/guidelines as to how synthetic materials should be used in the construction of landfills and also which test methods and comparison values that should be used in order for the material to last the whole life span of the construction.

9

10 Innehåll 1 Inledning Bakgrund Syfte 2 2 Geosynteter, vad är det? Olika geosynteter och material Vad påverkar beständigheten hos geosynteter? 4 3 Metod Enkät Genomförande Avgränsningar Litteraturstudie Genomförande Avgränsningar 9 4 Användning av geosynteter idag - enkätresultat 10 5 Litteraturstudie, resultat Generellt Geomembran Geotextiler Dränmattor Bentonitmattor Synpunkter och erfarenheter internationellt 17 6 Diskussion och analys Allmänt Analys av tillämpbarhet Långtidsfunktion hos deponikonstruktioner med geosynteter Jämförelse sluttäckning med konventionella material 21 7 Slutsatser Allmänt Användning av geosynteter med beständighet i ett hundraårsperspektiv Användning av geosynteter med beständighet i ett flerhundraårsperspektiv Användning av geosynteter med beständighet i ett tusenårsperspektiv 24 8 Kvarstående frågeställningar 25 9 Referenser 26 Bilaga 1. Enkätfrågor

11 1 Inledning 1.1 Bakgrund Utformningen av deponier i Sverige är förknippad med funktionskrav reglerade i förordning (SFS 2001:512) om deponering av avfall som är en följd av EU-direktivet om deponering av avfall (1999/31/ EG). En deponiyta ska under deponins driftsfas (d.v.s. den tid då avfall tas emot fram till dess deponin är sluttäckt) förses med bottentätning och dränering. Därtill ska deponier vara försedda med en geologisk barriär och om de naturliga förutsättningarna för en sådan saknas, anläggs en konstgjord geologisk barriär. Då deponin inte tar emot avfall längre ska den avslutas och förses med tätskikt som begränsar infiltrationen till 5 eller 50 l/m 2 /år beroende på om det rör sig om en deponi för icke-farligt eller farligt avfall. Detta är ett funktionskrav och kan som sådant lösas på olika sätt. Några av de viktigaste tekniska funktionskraven som ställs på deponier redovisas i figur 1. Figur 1. Tekniska funktionskrav för deponi för farligt resp. icke-farligt avfall (SGI 2007). I handboken om deponering av avfall (Naturvårdsverket, 2004) anges, bl.a. i de allmänna råden till 31 om sluttäckning, att sluttäckningen ska vara beständig över lång tid och att den långsiktiga funktionen bör beaktas vid t.ex. materialval. Deponin ska också enligt handboken uppnå en sådan stabilitet så att täckningen blir beständig på sikt. Det framgår dock inte vad som menas med lång tid. Sedan tidigare har Naturvårdsverket uttryckt tusenårsperspektivet (Naturvårdsverket, 1995) som rimligt avseende beständigheten hos avfallsupplag. 1

12 På många anläggningar utförs sluttäckning med lergeomembran (bentonitmattor) eller plastgeomembran som tätskikt. På senare år har användandet av dränmattor istället för konventionella dräneringslager av krossmaterial ökat, inte minst av kostnadsskäl. Geotextiler används ofta som ett billigare alternativ till materialseparerande lager av naturmaterial. Diskussioner kring geosynteternas beständighet förs ofta, framför allt när dessa material avses användas som tätskikt och/eller dränlager i sluttäckningskonstruktioner. Internationellt sett räknar man ofta med en livslängd hos deponikonstruktioner motsvarandes andra infrastrukturkonstruktioner som vägar, va-system etc., vilket kan vara upp mot 100 år. I Tyskland t.ex. har man krav på att material som används i deponikonstruktioner ska hålla 100 år och de behöver vara testade och certifierade enligt BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung). Inom det europeiska standardiseringsarbetet CEN har länge funnits en europeisk standard för geotextiler för att verifiera hållbarheten i upp till 25 år. Från januari 2014 finns även en Svensk Europeisk standard för beständighet i 100 år, SS-EN 13257:2014, för geotextilier och geotextilliknande produkter avsedda för användningen deponering av fast avfall. Det går också att påvisa längre beständighet med andra accelererade testmetoder. För att säkerställa den långsiktiga funktionen och samtidigt välja den mest kostnadseffektiva konstruktionen krävs tillräcklig kännedom om olika materials egenskaper, både utförandemässigt och beständighetsmässigt. För syntetiska material (geotextiler, plastgeomembran av olika slag, bentonitmattor och dränmattor) har det hittills saknats samlad information avseende beständighet och rekommendationer för hur de bör användas i deponeringssammanhang. 1.2 Syfte Syftet med projektet har dels varit att beskriva nuläget när det gäller användning av geosynteter i deponikonstruktioner, dels att klargöra kunskapsläget när det gäller geosynteters långtidsegenskaper och beständighet och hur det påverkar den långsiktiga beständigheten hos deponikonstruktioner avseende stabilitet, täthet och dränering. En tanke med projektet är att kunskapssammanställningen och analysen ska kunna ligga till grund för framtagande av en vägledning för användande av geosynteter i deponikonstruktioner. 2

13 2 Geosynteter, vad är det? 2.1 Olika geosynteter och material Geosynteter är samlingsnamnet för olika syntetiska material som används i geotekniska och miljögeotekniska sammanhang. Geosynteter används för separation, filtrering, förstärkning, dränering och som tätskikt i anläggningskonstruktioner. Till gruppen räknas geotextiler, geonät, geomembraner, geodräner (dränmattor) och geokompositer. Geosynteter tillverkas av polymerer, där de vanligaste är: Polyeten (PE, finns som högdensitets PE, HDPE, och lågdensitets PE, LDPE), Polypropen (PP, och flexibel PP, fpp), Polyvinylklorid (PVC), Polyamid (PA), Polyester (PET). Geosynteter i form av geotextiler är vanligt förkommande i anläggningskonstruktioner inom infrastrukturområdet och används kanske främst som materialskiljande lager, men även för förstärkning och filtrering. I deponikonstruktioner används geotextiler vanligen som materialskiljande lager och geotextiler ingår som en del i dränmattor och bentonitmattor. Geotextiler används även som skyddsskikt över eller under plastgeomembran och dessa är då betydligt tjockare än geotextiler som används som materialskiljande lager. Dessa kallas ofta skyddsgeotextiler. Geotextiler kan vara vävda eller icke-vävda, där de icke-vävda i sin tur kan vara nålfiltade eller termiskt bundna. Vävda geotextiler används framför allt för förstärkning av jord. Geotextilerna är oftast tillverkade av PP, men kan även vara av PET eller PE. Geonät används för förstärkning av jord vid branta slänter eller lös undergrund. Geonäten är oftast tillverkade av PE eller PP, men även av PET. Hittills har inte geonät använts i någon större utsträckning i svenska deponikonstruktioner och berörs därför inte i någon större omfattning i föreliggande rapport. Geomembran används som tätskikt i främst deponier, lakvattendammar och grundvattenskydd. I lakvattendammar och för grundvattenskydd används främst plastgeomembran. I sluttäckningar används även lergeomembran, dels som separat tätskikt och dels i kombination med ett syntetiskt geomembran (s.k. komposittätskikt) beroende på framför allt deponiklass. De plastgeomembraner som hittills använts i Sverige är vanligtvis tillverkade av PE (HDPE och LDPE), men även geomembran av PP och PVC förekommer. Lergeomembran kallas också bentonitmatta och består av processad bentonitlera mellan två geotextiler. Det finns även geomembran av gummi, t.ex. butylgummi och EPDM. Geomembran är tunna, de syntetiska ca 1,5-2 mm och bentonitmattorna omkring 5-10 mm. En dränmatta är uppbyggd av en dräneringskärna med fast struktur av t.ex. HDPE eller PP och med geotextil på ena eller båda sidorna om kärnan, där geotextilerna fungerar som filter. Mattorna är från omkring 5 mm till några cm tjocka, beroende på typ av matta, och har mycket goda vattenavledande egenskaper. 3

14 I en geosyntet utgör polymeren grundstommen. För att förbättra egenskaperna hos materialet tillsätts olika additiv, som uv-ljusabsorbenter (kolpulver), antioxidanter, stabilisatorer, mjukgörare, flamskyddsmedel, smörjmedel etc. (Koerner, 1999). Polymeren utgör mellan vikt-% i material av PE, PP, PET och PA medan PVC består av mellan vikt-% polymer (Hsuan et al., 2008), se tabell 1. Kolpulverhalten uppgår mellan 1-3 % och övriga additiv mellan 0,25-1 %. PVC innehåller dessutom upp till 10 vikt-% filler och omkring 30 vikt-% mjukgörare. Tabell 1. Sammanställning av vanligt använda polymerer i geosynteter och deras ungefärliga sammansättning (från Hsuan et al., 2008). Sammansättning Polymertyp HDPE (högdensitets polyeten) LLDPE (linjär lågdensitets polyeten) Typ av geosyntet (huvudsaklig) Polymer MjuKgörare Filler Kolpulver Additiv Geomembran, geonät, geodrän ,25-1 Geomembran fpp (flexibel polypropen) Geomembran ,25-1 PP (polypropen) Geotextil, geonät, geodrän ,25-1 PVC (polyvinylklorid) Geomembran PET (polyester) Geotextil, geonät De kemiska och mekaniska egenskaperna hos en geosyntet är till stor del beroende av typen av polymer som används och typ av additiv, men även uppbyggnad och i vilken miljö materialen används har betydelse för egenskaperna. 2.2 Vad påverkar beständigheten hos geosynteter? Beständighet hos geosynteter brukar definieras som den tid det tar för materialets egenskaper att minska till 50 % av ursprungligt värde, ofta för parametern förlängning vid brott. En geosyntet åldras över tiden till följd av kemisk och mekanisk påverkan. Åldringsprocesserna leder till försämrad styrka i materialet och ökning av materialets krypning. I SGI (1994, 1997) redogörs för följande faktorer som påskyndar nedbrytningen av geosynteter: Kemisk påverkan Oxidation (PP, PE, PA) Hydrolys (PET) Väder Fotooxidation (UV-ljus) Radioaktiv strålning Svällning Delamination Mikrobiologisk nedbrytning Extraktion Frysning-tining (lergeomembran) Vätning-torkning (lergeomembran) 4

15 Det är framför allt de två första faktorerna, kemisk påverkan och oxidation, som kan medföra allvarliga konsekvenser för egenskaperna hos en geosyntet. Påverkan av väder kan minimeras genom täckning av geosynteten. Övriga faktorer inverkar endast i liten grad på de mekaniska egenskaperna eller så kan de förhindras genom enkla medel, för lergeomembran t. ex. genom att tillräcklig täckning påförs så att de inte utsätts för frost. Kemikaliers påverkan på nedbrytningen av geosynteter är troligtvis generellt en av de mest studerade nedbrytningsprocesserna avseende geosynteter. Kemisk påverkan är kanske främst aktuell i bottentätningar av deponier och i lakvattenbassänger och liknande konstruktioner. Syror, baser, oorganiska salter, oljor, organiska lösningsmedel, oxiderande ämnen och andra organiska ämnen kan påverka polymera material. Olika material är olika känsliga för kemikaliepåverkan. Även två likadana polymerer kan ha olika resistens mot kemikalier p.g.a. olika tillsatsämnen. Oxidation sker när fria radikaler i polymeren kommer i kontakt med syre och är den viktigaste orsaken till kemisk nedbrytning av polymera material av PE- och PP-material, vilket beskrivs av bl.a. Hsuan et al. (2008). För att förhindra åldring av materialen till följd av oxidation tillsätts antioxidanter till materialen. Antioxidanterna fungerar så att det syre som tillförs textilen i första hand förbrukas för oxidation av dessa, innan polymeren kan angripas. Oxidationen ökar med ökad temperatur. En geosyntet kan inte skyddas helt mot oxidation genom att täckas med jord, miljön måste vara helt syrefri och enbart täckningen med jord eller torrt oorganiskt avfall skapar inte en syrefri miljö. Även när det gäller nedbrytning till följd av oxidation kan två likadana polymerer ha olika nedbrytningshastighet p.g.a. olika additiv. Nedbrytning till följd av UV-ljus (fotooxidation) är ett välkänt fenomen och materialen tillsätts bl.a. kolpulver för att fördröja nedbrytningen. Påverkan av UV-strålning kan också förhindras genom övertäckning av geosynteten, där 15 cm jord ger ett fullgott skydd mot UV-strålning (SGI, 1994). Geosynteter som inte skyddas från UV-ljus kommer att ha en begränsad livslängd. Hanteras geosyntetprodukterna rätt och inte ligger exponerade för dagsljus under längre tid kan nedbrytning p.g.a. UV-strålning ofta förhindras. Nedbrytningsprocessen bedöms inte som väsentlig för funktionen i deponikonstruktioner, där geosynteter skyddas från exponering genom övertäckning. Svällning beror på att materialet tar upp vätska, och innebär ofta endast en temporär försämring av mekaniska egenskaper. Delaminering av material påverkar geomembraner som tillverkas i flera skikt, t.ex. armerade membran, och innebär att samverkan mellan olika skikt i geomembranet försvinner till följd av att vätska sugs in i ena änden av membranet på grund av kapillärkrafter. Detta förhindras dock genom att täta ändarna på geomembranet. Radioaktiv strålning måste beaktas t.ex. vid konstruktion av deponier för radioaktivt avfall, då det kan bryta ner polymeren i materialet. Detta är troligtvis inte något problem om avfallet är lågaktivt. Nedbrytning till följd av mikrobiologisk påverkan är mycket liten, eftersom materialen är högmolekylära och inte innehåller något som organismerna kan leva på. Extraktion, som framför allt påverkar PVC-material, innebär att mjukgörare och stabilisatorer lakas ut och materialet blir sprödare. Hur detta påverkar beständigheten på lång sikt är dock oklart. Därtill kan framför allt material av PET brytas ner till följd av hydrolys om ph-värdet i omgivande miljö ligger utanför intervallet 4-9 (Hsuan et al., 2008). 5

16 Mekanisk påverkan kan också bidra till att ett materials egenskaper och därmed dess funktion försämras. Skador på geosynteter kan uppstå under hela konstruktionens livslängd, men det är kanske framför allt under byggskedet som skador inträffar, t.ex. vid utfyllnad av jord på geosyntetmaterialet om fyllningsmaterialet är kantigt och har felaktig kornstorlek och om maskiner kör på oskyddad eller ej tillräckligt skyddad geosyntet. För att minimera risken för mekaniska skador är det av stor vikt att bl.a. rätt sorts material används som kringfyllning och att maskiner inte beträder ytor med oskyddade geosynteter. Geosynteter, framför allt bentonitmattor, kan även påverkas av frost och rotpenetration. Krypning och spänningssprickbildning är den mekaniska påverkan som framför allt påverkar geosynteter på lång sikt. Krypning innebär deformation som uppkommer till följd av konstant spänning under lång tid. Krypning uppkommer bl.a. i geosynteter som belastas i slänter och där sättningar uppkommer. Krypningen ökar med ökad temperatur. Olika material är olika känsliga för krypning. Spänningssprickbildning definieras som ett sprött brott i material, som annars är sega, vid spänningar under brottgränsen. Spänningssprickbildning uppstår oftast i svetsfogar, veck, ytor exponerade för väder och vind och i sättningskänsliga områden. Även här är olika material olika känsliga, även material av samma polymertyp kan variera (SGI, 1994). Geotextiler och dränmattor kan sättas igen vid transport av finkornigt material genom den materialskiljande geosynteten. Även utfällning av mineral kan bidra till igensättning. Igensättningen gör att geosyntetens funktion kraftigt försämras eller förhindras/upphör helt. Även om mikroorganismer inte påverkar nedbrytning av geosyntetmaterial, så kan geotextiler och dränmattor sättas igen genom biologisk tillväxt på materialen. Tillgång till näringsämnen, kol-kväveförhållandet, temperatur, fuktighet och oxidationsförhållanden påverkar den biologiska igensättningen (SGI, 1994). När det gäller sluttäckningskonstruktioner på deponier bedöms nedbrytningen av geosynteter främst bero på oxidation förutsatt att geosynteterna hanteras och installeras på ett korrekt sätt, men även krypning och spänningssprickbildning påverkar materialen. I bottenytor påverkas geosynteter även av lakvätskan från avfallet som läggs på deponin. Inom det europeiska standardiseringsarbetet, CEN, arbetar man med standarder för provning av geosynteters egenskaper i allmänhet, men även specificerat för olika användningsområden, t.ex. för fast eller flytande avfall. De europeiska standarderna fastställs även som svenska standarder. Det är SIS (Swedish Standards Institute) som samordnar det svenska deltagandet i CEN och det finns en svensk skuggkommitté, SIS/TK 187 Tätskikt och geosynteter. Det har länge funnits en europeisk standard för geotextiler för att verifiera hållbarheten i upp till 25 år. Från januari 2014 finns en svensk standard för beständighet i 100 år, SS-EN 13257:2014, för geotextilier och geotextilliknande produkter avsedda för användningen deponering av fast avfall. Det finns svenska och/eller europeiska standarder för provning av t.ex. draghållfasthet, krypning, friktion, skador under installation, men även standarder för undersökning av beständighet som t.ex. kemisk påverkan, oxidation och hydrolys. I SIS (1999) ges vägledning till vilka beständighetstester som bör utföras. 6

17 Det finns flera olika metoder för att uppskatta livslängden hos syntetiska material med hjälp av accelererade försök, där den vanligaste metoden enligt SGI (1994) är s.k. Arrhenius modellering, vilken fortfarande används. Modelleringen bygger på antagandet att ett materials egenskaper förändras snabbare vid förhöjd temperatur och resultatet används för bestämning av nedbrytningshastigheten vid en bestämd tid vid lägre temperatur. Arrheniusmodellering bygger vidare på antagandet att aktiveringsenergin är konstant över ett brett temperaturintervall, vilket gäller för geosynteter som inte har någon struktur, exempelvis geomembraner utan friktionsytor. För geotextiler och geonät med tydlig struktur stämmer detta antagande troligtvis mindre bra, då mekanismerna vid oxidation av dessa material ter sig något annorlunda, metoden används dock men med försiktighet vid utförande av försöken. De accelererade testerna som gjorts för att undersöka nedbrytningen av geosynteter är många gånger gjorda utan tryckbelastning. På senare år har dock försök utvecklats med tryckbelastning eftersom tryck- och dragspänningar påverkar de mekaniska egenskaperna hos en geosyntet negativt. 7

18 3 Metod 3.1 Enkät Genomförande En enkät har skickats ut med frågor om sluttäckningar och/eller nya deponiytor har utförts och i så fall vilket/vilka material som har använts, vad som var styrande för materialval, om diskussioner har förts med myndigheterna kring materialen etc., se bilaga 1. Utskicket riktades till medlemmar i Avfall Sverige och ombesörjdes av Per Nilzén på Avfall Sveriges kansli. Enkäten skickades till 75 kommunala anläggningsägare och avfallsbolag som har tillstånd att deponera avfall (medlemmar inom Avfall Sverige). En kommun eller ett avfallsbolag kan ha flera deponier inom sin verksamhet. Enkäten besvarar inte frågan om hur många deponier som olika material har använts på eller i, utan hur många anläggningsägare/avfallsbolag som använt vilka material Avgränsningar Utskicket begränsades till kommunala anläggningsägare och avfallsbolag (medlemmar i Avfall Sverige), vilket bedömdes ge en tillräckligt bra uppfattning om hur olika material används. Däremot ingick inte industrideponier. Det finns ett flertal industrier som också är deponiägare och som har utfört sluttäckningar och nya deponiytor. Dock har inte enkäten gått ut till dessa då det bedömdes som för tidskrävande att få fram vilka industrier som berörs och lämpliga kontaktpersoner i förhållande till nyttan för projektet. 3.2 Litteraturstudie Genomförande En litteraturstudie har genomförts där sökning av litteratur utfördes i SGI-line, som innehåller hänvisningar till internationell geoteknisk och miljögeoteknisk litteratur, publicerad från 1976 och framåt. Sökningen begränsades till litteratur som publicerats från år 2000 och senare. Litteratursökningen utfördes med följande sökord: Svenska sökord: Geosynteter, geotextilier, geomembran, bentonitmattor, dränmattor, långtidsegenskaper, beständighet, stabilitet, täthet, dränering, resistens, livslängd, deponier, deponikonstruktioner, sluttäckning, bottentätning, geologisk barriär. Engelska sökord: Geosynthetic materials, geotextile, geomembrane, geosynthetic clay liners, drainage mat, long-term, properties, performance, durability, stability, tightness, drainage, resistance, service life, landfill, final, cover, bottom liner, geological barrier, construction. 8

19 En förfrågan om nya studier kring geosynteters beständighet skickades ut via e-post till medlemmarna i kommittén för Barrier systems inom International Geosynthetics Society (IGS) där Yvonne Rogbeck (SGI) är Sveriges representant Avgränsningar Sökning har inte utförts på internet, då det bedömdes som svårt att sortera ut trovärdig, relevant information och då litteratursökningen bedömdes ge tillräckligt med underlag. I litteraturstudien har fokuserats på relevanta data som är så tillämpbara som möjligt på svenska deponiförhållanden. 9

20 4 Användning av geosynteter idag - enkätresultat Av 75 anläggningsägare och avfallsbolag som enkäten skickades ut till svarade 36 st., d.v.s. en svarsfrekvens på 48 %. Inkomna svar ger en översiktlig bild av de vanligaste materialen i tätskikt, dräneringslager och materialskiljande lager vid sluttäckningar och anläggande av nya deponiytor. Av de som svarade på enkäten hade 20 st. av anläggningsägare/avfallsbolag utfört sluttäckningsarbeten på en eller flera deponier och 23 st. hade anlagt nya deponiytor. Det ska påminnas om att enkäten inte anger antalet deponier som olika material använts på utan endast hur många anläggningsägare som använt vilka material. En anläggningsägare/avfallsbolag kan ha flera deponier. Det vanligaste tätskiktsmaterialet i sluttäckningssammanhang i dagsläget, bedöms utifrån resultaten vara bentonitmatta, följt av plastgeomembran av HDPE och LLDPE. Av de som svarat anger 16 av de 20 anläggningsägare/avfallsbolag som utfört sluttäckningar att någon form av geosyntet har använts som tätskikt i en eller flera sluttäckningskonstruktioner. 4 av de 20 anläggningsägarna/avfallsbolagen anger att naturmaterial har använts, eller planeras att användas, som tätskikt i sluttäckningen på någon deponi eller deponietapp, och 4 av de 20 svarande som utfört sluttäckningar anger att andra material, som t.ex. flygaskstabiliserat avloppsslam och gjuterisand, har använts. Flera av anläggningsägarna/ avfallsbolagen anger att det har använt olika typer av tätskiktsmaterial på olika deponier och/eller deponietapper. I bottenytor är HDPE det mest använda tätskiktsmaterialet. 16 av de 23 anläggningsägare/avfallsbolag, som svarat att de utfört bottenytor, anger att HDPE använts som tätskikt. Andra tätskiktmaterial som använts är bentonitmatta och LLDPE. I några av de fall då konstgjord geologisk barriär har anlagts, har kompletterande lager av samma material som den konstgjorda geologiska barriären använts för tätskikt. Den geologiska barriären har i de flesta fall då utgjorts av bentonitblandad sand eller i något enstaka fall av lera. Enligt de som svarat på enkäten är syntetiska material vanligt förekommande i sluttäckningssammanhang inte bara som tätskikt utan även som dräneringslager, materialskiljande lager och som skyddsskikt (d.v.s. skydd för tätskikt). Nästan hälften av de som svarat att de utfört sluttäckning anger att dränmatta använts som dräneringslager medan resterande anger att naturmaterial eller kross har använts. Geotextiler har använts hos 14 av de 20 anläggningsägarna/avfallsbolagen som utfört sluttäckning, framför allt som materialskiljande lager men även som skyddsskikt. 10