Zwerfafval transport en flash floods: veldonderzoek met Impact Barriers in Guatemala

Samenvatting project

Jaarlijks belandt zo'n 12.7 miljoen ton plastic afval in onze oceaan. Veel van dit afval wordt aangevoerd via rivieren in Centraal Amerika en Zuid-Oost Azie. Veel landen in deze regio's hebben geen geld om te investeren in een betere infrastructuur voor afval management. Daardoor gooien mensen het afval vaak simpelweg in de rivier. De andere oorzaak van de grote bijdrage aan het wereldwijde transport zijn flashfloods. Door hevige regenval stijgt de rivier snel en is de stroomsnelheid hoog. Zwerfafval dat langs en in de rivier ligt wordt meegenomen. Een algemene open vraag is hoe veel groter het transport tijdens een flashflood is: neemt de concentratie van zwerfafval toe in de aanloop naar een flash flood, waardoor het transport niet alleen door de hogere afvoer toeneemt? In dit TKI project wordt een aangepast ontwerp voor een 'impact barrier' toegepast in een kleinere en in een grotere rivier in Guatemala met als doel om zelfs tijdens de extreme omstandigheden van een flash flood afval uit de rivier te verwijderen. Een 'impact barrier' is een drijvend vertikaal opstaand geotextiel dat schuin over de rivier wordt geplaatst. Afval wordt hierdoor naar een oever geleid, waar het met een graafmachine uit het water wordt gehaald. Water kan onder de 'impact barrier' door stromen, zodat er lokaal geen overstroming ontstaat. Met beperkte middelen kan het plastic afval afgevangen, gesorteerd en gerecycled worden. Het vangen en sorteren zorgt daarnaast voor werkgelegenheid, waar mensen onder goede arbeidsvoorwaarden en gelijkwaardigheid een nieuwe toekomst kunnen bouwen en samen het milieu verbeteren. Door gedurende een half jaar te monitoren hoeveel zwerfafval wordt gevangen gaat dit TKI project kennis opleveren over de rivierafvoer en het transport van zwerfafval.

Doel van het project

De doelen van dit TKI project zijn:
1. Kennis opdoen over hoeveel en welk type drijvend afval wordt getransporteerd in de rivier in de loop van een flash flood (van gemiddelde afvoer tot extreme afvoer).
2. Bepalen welk deel van het afgevangen afval op welke manier vermarkt kan worden.
3. Het ontwerp van de 'impact barrier' 2.0 verbeteren voor langdurige operationele toe passing voor een kleinere rivier en voor een grotere rivier van ongeveer 100 m breed.
4. De effectiviteit van de 'impact barrier' 2.0 evalueren voor beide rivieren. Onder een goede effectiviteit verstaan we dat tijdens normale en extreme afvoer minimaal tweederde van het drijvende afval afgevangen wordt.

Motivatie

Dit TKI project draagt bij aan "Verbeteren waterkwaliteit" door afval dat met de rivier wordt meegevoerd af te vangen. Door "monitoring" van de hoeveelheid die wordt afgevangen bij verschillende afvoerregimes van de rivier verkrijgen we kennis over dit verband. Er is nog weinig bekend over het verloop van afvaltransport in de aanloop naar een flash flood, die in Guatemala en omringende landen veelvuldig voorkomen. Deze kennis maakt het mogelijk om de bewustwording te vergroten over de vracht van afval naar zee en kan gebruikt worden om op meer plaatsen vangsystemen te plaatsen, zolang er nog geen goed afval management is. Dit is de primaire MMIP. Daarnaast draagt dit project ook bij aan [KIA-MM IP El] "vermindering van afval" in de Caribische zee.

Locatie

Niet ingevuld

Uitgevoerde acties

Activiteit 1: Verbeteren van het ontwerp, industrieel, 1 oktober -1 november 2023.
Narratief: Bij deze activiteit worden de volgende subactiviteiten uitgevoerd als bureaustudie, gericht op toepassing in zowel de kleine als de grotere rivier:

A. Algemene verbeterde ontwerp uitwerken.
o De optimale hoek van de 'impact barrier' 2.0 (bijvoorbeeld 30, 45 of 60 graden) ten opzichte van de stroomrichting van de rivier wordt bepaald.
o Ook wordt nagegaan of de grondankers in het aangepaste ontwerp sterk genoeg zullen zijn tijdens een flash flood.
o De optimale hoogte (trimming) van de 'impact barrier' 2.0 boven en onder water wordt bepaald.
o Het benodigde gewicht onder het net en de capaciteit van de drijvers wordt bepaald.
o Ontwerptekeningen worden gemaakt.
B. Kiezen van locatie langs de rivier waar de 'impact barrier'2.0 goed kan functioneren. Dat betekent dus oak dat de logistiek voor het continu verwijderen van afval met een graafmachine mogelijk meet zijn.
C. Per locatie wordt het algemene ontwerp verfijnd en uitgewerkt:
o Waar komen de grondankers?
o Waar wordt het afval verzameld?
o Waar komt de graafmachine en waar wordt het afval gesorteerd, tijdelijk opgeslagen en opgehaald?
D. Een tijdelijke vergunning wordt aangevraagd voor de twee detailontwerpen. De verwachting is dat deze kort daarna afgegeven warden
Rollen/bijdragen: Deltares en River impact werken het ontwerp gezamenlijk uit, en waar nodig warden partijen die eerdere constructie-ontwerpen maakten geraadpleegd. Ervaring uit het veld van 'river impact' wordt gebruikt.

Activiteit 2: Onderzoeksopzet uitwerken, industrieel, 1 oktober -1 november 2023.
Narratief: Bij deze activiteit bepalen we hoe we het onderzoek gaan uitvoeren om de doelen te bereiken. We onderscheiden de volgende subactiviteiten:

A. Nagaan we Ike informatie over de rivier beschikbaar is en operationeel beschikbaar komt.
B. Bepalen wat we zelf gaan meten wat betreft riviercondities. Minimaal zal dit zijn: de waterstand en eventueel stroomsnelheid (bijv. met een radarpuntmeter), zodat afvoer bij de 'impact barrier' 2.0 bepaald kan warden. Meetplan maken hiervoor.
C. Een protocol ontwikkelen voor de ingevangen afvalmonitoring. Minimaal zal dit bestaan uit:
o ledere keer dat afval wordt verwijderd uit de rivier wordt dit een periode van bijvoorbeeld 1 dag gedroogd en daarna gewogen.
o Periodiek (afhankelijk van rivierafvoer) zal een vangst warden gesorteerd, bijvoorbeeld met behulp van het OSPAR rivieren protocol. In elk geval zal plastic afval en rest warden gescheiden en apart warden gewogen.
D. Hoeveel van het drijvende afval vang je niet?
o Een mandarijnenproef (of andere herkenbare drijvers) wordt herhaaldelijk uitgevoerd: bovenstrooms van de 'impact barrier' 2.0 warden een paar 100 mandarijnen los gelaten en kart hierna wordt geteld hoeveel hiervan zijn ingevangen.
o Om permanent informatie in te winnen, warden een videocamera geplaatst en gericht de 'impact barrier' 2.0. Daarmee kan beantwoord warden welk deel van het afval ender (of over) de 'impact barrier' 2.0 door gaat.
o Door visueel waar te nemen gedurende enkele dagen, geeft Delta res aan hoe het plastic afval zich gedraagt rand de 'impact barrier' 2.0.

Rollen/bijdragen: Deltares, River impact en ICC werken de opzet uit.

Activiteit 3: Realisatie en operatie voor 6 maanden van 2 impact barriers, experimenteel, 15 oktober -1 december 2023.
Narratief: Bij deze activiteit wordt in de kleine rivier en de grotere (Matagua) de ontworpen 'impact barrier' geimplementeerd, onderhouden en het afval (na monitoring) afgevoerd. We onderscheiden de volgende subactiviteiten:

A. River impact realiseert de ontworpen (zie activiteit 1) 'impact barrier' 2.0 in de kleine en grotere rivier. Op basis van het ontwerp wordt een tijdelijke vergunning aangevraagd.
B. Onderhoud wordt uitgevoerd in de looptijd van 6 maanden.
C. Het afval wordt gesorteerd, gewogen en afgevoerd.

Rollen/bijdragen: River impact coordineert deze activiteit, huurt materieel en personeel in voor de operationele taken

Activiteit 4: Veldonderzoek uitvoeren {6 maanden), experimenteel, 1 november 2023 -1 mei 2024.
Narratief: Bij deze activiteit wordt de beschreven onderzoeksopzet uitgevoerd bij de omstandigheden die zich voordoen in de 6 maanden periode. De verwachting is dat dan oak flash floods zullen optreden. We onderscheiden de subactiviteiten:

A. Uitwerken monitoring condities.
B. Uitwerken camera (GoPro) beelden tbv afvaltransport.
C. lncidentele metingen (Deltares ter plaatse)

Rollen/bijdragen: Delta res, River impact, Fundaeco en ICC voeren het onderzoek uit. Het idee is dat Deltares aanwezig is tijdens een flash flood, maar het is mogelijk dat dit niet zo uitkomt. In dat geval voeren de lokale partijen de onderzoeksopzet en visuele monitoring uit en bespreken dit herhaaldelijk met Deltares in de dagen van extreme afvoer.

Activiteit 5: Analyse flash flood gedrag en evaluatie impact barrier, industrieel, 1 februari -1 juni 2024.
Narratief: Bij deze activiteit wordt het plan voor de analyse uitgevoerd (activiteit 2). Het verband tussen zwerfafval transport en de rivierafvoer wordt gelegd, waarbij oak verschillende typen zwerfafval warden onderscheiden. Daarnaast warden de 'impact barriers' geevalueerd. afvoeren de twee toepassingen geevalueerd en wordt het business model ingeschat door de waarde van het ingevangen afval te schatten. We onderscheiden de volgende subactiviteiten:

A. River impact en Fundaeco analyseren ingevangen afval en schatten de herbruikbaarheid voor verschillende methoden in. In hoeverre is vermarkten mogelijk?
B. Deltares en ICC schatten in hoe de 'impact barriers' functioneren onder verschillende omstandigheden:
o Conclusies warden getrokken over de monitoring.
o Zijn de ankers sterk genoeg, oak bij hoge stroomsnelheden?
o Kan het afval snel genoeg warden weggehaald warden om te voorkomen dat een deel alsnog onder de impact barrier doorstroomt?
o Hoe groat zijn risico's voor ecologie (bijvoorbeeld invangen fauna)?
o Gezien de ervaring op deze locatie:
• waar moet een nieuwe locatie aan voldoen voor het plaatsen van een 'impact barrier' 2.0?
• Zijn er nag aanbevelingen voor het ontwerp van een nieuwe locatie?

Gezien de nadruk op het opdoen van kennis over transport van zwerfafval en afvoer, wordt deze activiteit gecategoriseerd op industrieel.
Rollen/bijdragen: De kennisinstituten en Fundaeco voeren deze activiteit grotendeels uit

Verwachtte resultaten

Activiteit 1: Verbeteren van het ontwerp, industrieel, 1 oktober -1 november 2023.
Product 1: ontwerp van een 'impact barrier' 2.0; presentatie; 2023

Activiteit 2: Onderzoeksopzet uitwerken, industrieel, 1 oktober -1 november 2023.
Product 2: deelrapport A; 2023

Activiteit 3: Realisatie en operatie voor 6 maanden van 2 impact barriers, experimenteel, 15 oktober -1 december 2023.
Product 3: deelrapport B; 2023

Activiteit 4: Veldonderzoek uitvoeren {6 maanden), experimenteel, 1 november 2023 -1 mei 2024.
Product 4: deelrapport C; 2024

Activiteit 5: Analyse flash flood gedrag en evaluatie impact barrier, industrieel, 1 februari -1 juni 2024.
Product 5: deelrapport D; 2024

Bundelen resultaten tot eindrapport (product 6), industrieel/experimenteel, 1 mei -1 juli 2024:
• Alie partners leveren informatie aan voor dit eindrapport in het Engels.
• De resultaten voor de 4 doelen en de daaruit volgende onderzoeksopzet warden beschreven.
• De opgedane kennis over het verloop van afvaltransport tijdens een flash flood wordt bediscussieerd met de beperkte kennis die er momenteel is.
• Dit eindrapport geeft conclusies in samenhang op basis van de deelrapporten A-D.

Draft paper over zwerfafval transport en flash floods (product 7), industrieel, 1 juli -1 september 2024:
• De wetenschappelijk georienteerde partners (ICC en Delta res) beschrijven de bevindingen in een draft paper voor een peer reviewed journal.
• ICC neemt het voortouw en Delta res werkt mee.
• Het kan blijken dat ook de resultaten over de 'impact barrier' 2.0 vernieuwend zijn. In dat geval kunnen deze warden opgenomen, en bediscussieerd warden in relatie tot andere vangsystemen.
• Het kan blijken dat niet alleen de rivierafvoer, maar oak andere gemeten variabelen (bijv. waterstand, waterkwaliteitsparameters, regenval in de stad) van belang zijn om het transport van zwerfafval tijdens een flash flood te begrijpen. In dat geval betrekken we die variabelen oak bij de draft paper.

Innovativiteit

Er is nog weinig kennis over het verband van afvoer met het transport van zwerfafval. Zoals hierboven beschreven gaat 6 maanden monitoring door middel van 'Impact barriers' hierover unieke kennis opleveren.
In de zomer van 2022 zijn in de Choluteca rivier, net buiten de hoofdstad Tegucigalpa, testen gedaan met 'impact barrier' 0.1, gemaakt van geotextiel van Huesker uit Duitsland. CDR, een ingenieursburo, heeft een ontwerp gemaakt voor de drijvende 'impact barrier' 0.1, die aan beide kanten van de rivier verankerd is. Het drijvende scherm was 6 meter hoog en kon meestijgen met de stijgende rivier tijdens de flash floods. Gedurende de testperiode (14 mei tot 30 juni 2022) is het vangsysteem gedurende drie flash floods blijven liggen. Hiermee is aangetoond dat geotextiel een goed alternatief biedt voor de dure roestvrijstalen mazen als net. Echter, door de hoge stroomsnelheid tijdens flash floods (3 meter per seconde), werden de drijvende tonnen van de 'impact barrier' 0.1 door de weerstand naar beneden gedrukt, waardoor het opgehoopte plastic kon ontsnappen. Daarop is een nieuw ontwerp gemaakt:
'impact barrier' 1.0. Het vangsysteem is aan beide oevers van de rivier vast gemaakt. Staten kabels zijn bevestigd aan stalen pilaren gegoten in grate betonnen ankers aan weerszijden van de rivier. Op dit moment wordt dit ontwerp getest op twee kleine rivieren (ongeveer 25 m breed) in de baai van Santo Tomas de Castilla, Puerto Barrios, Guatemala.
Om te voorkomen dat opgehoopt afval een te grote kracht uitoefent op de 'impact barrier' tijdens de extreme condities van een flash flood of dat opgehoopt afval na verloop van tijd onder of over de
'impact barrier' door wordt getransporteerd, is in de voorbereiding van dit TKI project het ontwerp aangepast. De 'impact barrier' 2.0 die getest gaat worden verschilt op twee punten van het geteste systeem in 2022:

1. Het wordt schuin over de rivier geplaatst, waardoor afval door de waterstroming naar een oever wordt geleid.
2. Op die oever staat een graafmachine dit het afval dagelijks (continu tijdens een flash flood) verwijdert.

De 'impact barrier' 2.0 gaan we in het TKI project precies ontwerpen om optimaal te functioneren op twee locaties: het vangsysteem in een van de twee kleinere rivieren wordt aangepast en voor de grotere rivier Motagua wordt een 'impact barrier' 2.0 ontworpen die over de gehele breedte van ongeveer 100 m gespannen kan worden.

Valorisatie

Alie partijen valoriseren producten 6 en 7. Producten 1-5 kunnen lokaal gebruikt warden om bewustwording te creeren en om de overheid maatregelen te nemen tegen plastic transport die financieel haalbaar zijn.

Hoe gaan de participanten van het project om met intellectueel eigendom dat voorkomt uit deze projecten?

River impact behoudt het IP recht over het ontwerp van de 'impact barrier' 2.0 (product 1).
Delta res krijgt het IP recht over kennis opgedaan in dit TKI project, de tussenproducten 2-5 en de eindproducten 6 en 7.
Alie producten zijn openbaar beschikbaar.

Op welke wijze wordt de informatie over dit project op eenvoudige wijze voor het algemene publiek kenbaar gemaakt (beschrijving van het onderzoek, deelnemers en de planning en voortgang)?

Een wetenschappelijke publicatie is voorzien en daarnaast zullen de partijen resultaten kenbaar maken via hun eigen website/nieuwsbrief. Ook wordt de TKI website aangepast wanneer nieuwe kennis is opgedaan.

Projectvoorwaarden

Het consortium zal een samenwerkingsovereenkomst sluiten die aan de eisen van de regeling tegemoet komt.

Projecteigenaar en projectleider(s)

Er is geen projecteigenaar aan dit project toegekend.
Er is geen projectleider aan dit project toegekend.

Partners

  • Fundaeco (Foundation for Eco-development and Conservation)
  • Gemeente Puerto Barrios
  • lnstituto Cambia Climatico
  • River Impact
  • Stichting Deltares (Delft)
  • TKI Deltatechnologie

Resultaten


Er zijn nog geen resultaten voor dit project.