Materiały, z których wykonane są produkty do układania w gruncie systemów odwadniania i kanalizacji nie pozostają bez wpływu na środowisko. Jednak zdecydowanie istotniejsze oddziaływanie na środowisko ma samo funkcjonowanie systemów odwadniania i kanalizacji, gdyż eksploatację przewiduje się na okres co najmniej 50 lat. Ważne jest zatem zrozumienie znaczenia oddziaływania na środowisko działających systemów, gdyż obok zwiększania kar za zanieczyszczenia jakie nakładane są na przedsiębiorstwa niespełniające wymogów oraz na spółki wodne, stanowi najskuteczniejsze narzędzie poprawy sytuacji.
Systemy odwodnienia i kanalizacji nie tylko transportują wodę deszczową i ścieki, ale są także ważną barierą przed zanieczyszczeniami i zagrożeniami dla zdrowia publicznego. Wiele krajów ma problem ze starzejącą się infrastrukturą kanalizacyjną, a skorodowane rury podziemne stanowią poważne zagrożenie dla jakości środowiska. Największe potencjalne problemy powodowane są nieszczelnościami i pęknięciami rur oraz komór podziemnych, w tym studzienek.
Ogólnokrajowe badanie przeprowadzone w Niemczech, Szwecji i Danii w 2003 roku porównało awaryjność systemów elastycznych (z rur z tworzyw sztucznych) do awaryjności systemów z rur sztywnych (głównie betonowych i kamionkowych).
Badanie obejmowało rury nie starsze niż 30 lat, jednak ponieważ systemy z tworzyw sztucznych dopiero zyskiwały w tym okresie popularność, to średni wiek badanych systemów z tworzyw sztucznych był niższy niż sztywnych.
Wyniki tego badania z uwagi na skalę oraz metodologię zasługują na wiele uwagi. Są bardzo intersującym źródłem wiedzy dla profesjonalistów, choć przy ich używaniu wskazana jest ekspercka wiedza.
Badanie przyniosło bardzo interesujące obserwacje dotyczące rodzaju i częstotliwości awarii. Wniosek podstawowy z badań jest taki, że „systemy z tworzyw sztucznych wykazują znacznie mniej awarii”. Badania wykazały ponadto, że zarówno w rurach z tworzyw sztucznych, jak i w systemach z materiałów sztywnych miejsce miało siedem razy więcej awarii powodujących eksfiltrację niż awarii powodujących infiltrację. Około połowa awarii miała swoje źródło w wadliwych połączeniach i przemieszczonych złączach rur, a druga połowa wynikała z pęknięć i przerw pomiędzy elementami systemów, uszkodzeń powierzchni elementów oraz z zatorów i deformacji.
Badanie wykazało również, że główną przyczyną awarii były błędy montażowe i niewystarczający nadzór. Ta obserwacja jest cenna, gdyż prowadzi do wniosku, że istnieje duży, stosunkowo łatwy do wdrożenia sposób na poprawę szczelności systemów, a co za tym idzie zmniejszenie wpływu na środowisko. To o tyle ważne, że zwłaszcza w przewodach odprowadzających ścieki (w tych technologiczne i przemysłowe) mogą wystąpić niebezpieczne chemikalia, których nawet niewielki wyciek może spowodować poważne konsekwencje. Do groźnych zanieczyszczeń w ściekach należą także m.in. odchody zwierzęce lub elementy martwych tkanek zwierząt, które w przypadku przedostania się do odbiornika mogą stać się źródłem drobnoustrojów, takich jak Cryptosporidium i doprowadzić do skażenia źródeł wody pitnej dla dziesiątek tysięcy ludzi.
W celu zdiagnozowania stanu technicznego systemów oraz powiązania różnych przyczyn skutków i możliwych ścieżek powiązań w badaniu wykorzystano stosowaną przez inżynierów do oceny obiektów technicznych logikę rozmytą oraz użyto oprogramowanie umożliwiające modelowanie stanu obiektów (Rys. 1).
Rys 1: Wykres związków przyczynowo-skutkowych w modelu rozmytym zastosowanym do określenia potencjału zagrożenia infiltracją i eksfiltracją w systemach odwodnienia i kanalizacji
Źródło: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH
Przeprowadzono wiele badań porównujących oddziaływanie na środowisko systemów podziemnych z różnych materiałów w szerokim ujęciu.
Niezależna i zweryfikowana przez audytorów Analiza Cyklu Życia ukończona i opublikowana na początku tego roku w Ameryce Północnej wykazała, że systemy z tworzyw sztucznych (w tym wypadku chodzi o systemy z PVC-U) w całym cyklu życia wykazywały niższy wpływ na środowisko oraz niższą emisję dwutlenku węgla tzw. „ślad węglowy” niż systemy z innych materiałów. Badanie Sustainable Solutions Corporation (SSC) zostało przeprowadzone zgodnie z normami ISO i opierało się na ocenie oddziaływania systemów jako jednostek funkcjonalnych w całym cyklu życia "od kołyski do grobu", którego czas trwania określono na 100 lat. Stwierdzono, że systemy z PVC-U w porównaniu do systemów z innych materiałów wymagają mniejszej energii do wytworzenia oraz mniejszej energii podczas użytkowania. Ponadto też charakteryzują się dłuższym okresem eksploatacji.
Badanie obejmowało rury o przekroju 4-60 cali (100 do 1500 mm) używane do doprowadzania wody pitnej oraz odprowadzania ścieków sanitarnych i deszczowych.
W badaniu podkreślono kilka aspektów, w których PVC-U przewyższa tradycyjne materiały, co zostało potwierdzone w Life Cycle Assessment (LCA) z całego świata. Podkreślono, że główną przyczyną pęknięć i awarii sztywnych rurociągów w USA jest korozja. Może być ona przyspieszona przez ścieki, skład chemiczny i odczyn wody lub też inne płyny lub gazy znajdujące się wewnątrz systemu. Jej przyczyną mogą też być bakterie, które metabolizują związki siarki do kwasowych związków chemicznych i stanowią szczególny problem dla betonu, stali i żelaza, ponieważ ich rozwijające kolonie mogą prowadzić do rozpuszczania lub korozji rur.
Badania wykazały, że systemy wykonane z PVC-U osiągają najdłuższą żywotność spośród wszystkich systemów rurowych, "wliczając to cegły klinkierowe, kamionkę, beton, włókno szklane, beton polimerowy, polietylen, żeliwo i stal". PVC-U użyty jako materiał systemu nie koroduje, nie inkrustuje i nie zwiększa chropowatości, dzięki czemu początkowe parametry do projektowania hydraulicznego są utrzymywane przez cały okres eksploatacji (Rys. 2).
Badanie potwierdziło, że rury z PVC-U nie wydzielają toksycznych substancji podczas ich produkcji, a także nie uwalniają ich do transportowanej wody. Wykazują również najniższą emisję dwutlenku węgla, tj. niewielki „ślad węglowy” i najniższe koszty cyklu życia ze względu na niskie koszty montażu, eksploatacji i wymiany. Ogólnie rzecz biorąc, miały one najniższe zapotrzebowanie energii w 100-letnim cyklu życia, na co wpływ miały również znaczne oszczędności energii pompowania. Co więcej w rzeczywistości, rura grawitacyjna z PVC-U o mniejszej średnicy może często transportować tyle samo, co tradycyjne rury o większych średnicach. Wynika to z niższych oporów tarcia, dzięki czemu nie następuje redukcja średnicy rury przez gromadzenie osadów lub produktów korozji.
Life Cycle Assessment (LCA) Ocena cyklu życia wykonana dla TEPPFA podobnie wykazała, że systemy z tworzyw sztucznych w systemach odwadniania i kanalizacji mają na ogół mniejszy wpływ na środowisko czyli ”ślad ekologiczny” niż systemy z innych alternatywnych materiałów (Rys. 3). W badaniu tym dane dotyczące systemów rurowych z tworzyw sztucznych Flamandzki Instytut Badań Technologicznych (VITO) zebrał od firm obsługujących ponad 50% rynku europejskiego.
Analizy wykazały, że systemy z tworzyw sztucznych zmniejszają oddziaływanie na środowisko systemów rurowych "o średnio dwie trzecie, w porównaniu do innych materiałów".
Źródła: