Geotechnical Assessment of Slope Instability Triggered by Solid Waste Dumping in Engineered Landfills and Informal Waste Dumps

Immaginate un pendio non come una formazione naturale di roccia e suolo, ma come un enorme cumulo artificiale di rifiuti. Per l'osservatore occasionale, una discarica è un fastidio ambientale o un rischio per la salute pubblica, un luogo dove i rifiuti vanno a marcire. Ma per un ingegnere geotecnico, essa è una struttura fisica con un pendio, una fondazione e un modo specifico di cedere, proprio come una collina naturale o una diga artificiale. Il materiale che compone questa struttura è il rifiuto solido urbano, un miscuglio caotico di materia organica, plastica e detriti che cambia la sua resistenza e il suo peso nel tempo a causa della decomposizione. A differenza del suolo sottostante, questo rifiuto non si comporta in modo prevedibile; può intrappolare l'acqua, generare gas e indebolirsi mentre si assesta. Quando questo materiale viene accumulato troppo in alto, troppo ripido o senza un drenaggio adeguato, le forze che lo tengono insieme possono essere sopraffatte, portando a uno smottamento catastrofico. Comprendere perché questi cumuli collassano non riguarda solo la pulizia dei disordini; riguarda la prevenzione della perdita di vite umane e proprietà in città in rapida crescita dove la gestione formale dei rifiuti spesso non riesce a tenere il passo con la crescita della popolazione.

Un team di ricercatori dell'Università di Ingegneria e Tecnologia di Taxila si è posto l'obiettivo di capire esattamente come e perché questi cumuli di rifiuti falliscono. Hanno affrontato il problema guardando al rifiuto solido non come a un problema di igiene, ma come a un problema geotecnico — una questione di come un tipo specifico di materiale regga il proprio peso e la pressione dell'acqua. I ricercatori hanno condotto una revisione sistematica, raccogliendo e analizzando casi documentati di cedimenti di pendii da tutto il mondo. Hanno esaminato cinque grandi disastri: la discarica di Doña Juana in Colombia, il deposito di Payatas nelle Filippine, il deposito di rifiuti da costruzione di Shenzhen in Cina, l'aperto deposito di Meethotamulla in Sri Lanka e la discarica di Koshe in Etiopia. Questi siti variavano da strutture ingegnerizzate formalmente, dotate di rivestimenti e sistemi di drenaggio, a depositi informali e incontrollati, dove i rifiuti venivano semplicemente accumulati sul terreno senza alcuna supervisione ingegneristica. Confrontando questi eventi, il team ha cercato di identificare i fattori scatenanti comuni che trasformano un cumulo di spazzatura stabile in una frana mortale.

L'indagine ha rivelato un modello chiaro e costante in tutti e cinque i casi. In ogni istanza, l'acqua è stata la principale colpevole. Che si trattasse di pioggia che inzuppava un ammasso non gestito, di percolato — il liquido che drena dai rifiuti in decomposizione — intrappolato all'interno di una discarica, o di una falda acquifera in risalita, l'accumulo di fluido è stato il fattore chiave che ha destabilizzato i pendii. L'acqua riduce l'attrito tra le particelle e aumenta la pressione interna all'interno del cumulo, trasformando efficacemento una massa solida in qualcosa che può fluire. Nel caso del disastro di Shenzhen nel 2015, che ha coinvolto 2,73 milioni di metri cubi di rifiuti da costruzione, il cedimento è stato innescato da una combinazione di riempimento rapido e una risalita della falda acquifera che il suolo sottostante non poteva sostenere. Allo stesso modo, al deposito di Meethotamulla in Sri Lanka, tre giorni di pioggia intensa hanno preceduto immediatamente il collasso di un cumulo di spazzatura alto 91 metri. Anche nel caso della tragedia di Koshe in Eti Ethiopia, dove i bulldozer stavano lavorando sopra la discarica, i ricercatori hanno notato che decenni di smaltimento non gestito avevano probabilmente lasciato la massa di rifiuti satura e debole, rendendola vulnerabile al peso aggiuntivo dei macchinari da costruzione.

Lo studio ha anche evidenziato una netta differenza tra le discariche ingegnerizzate e i depositi informali, sebbene l'esito possa essere altrettanto letale in entrambi i casi. I siti ingegnerizzati, come quello di Shenzhen, falliscono spesso a causa di specifici difetti tecnici, come un'interfaccia debole tra il rifiuto e il rivestimento plastico sul fondo, o una condizione della falda acquifera che non è stata pienamente presa in considerazione nel progetto. Questi sono problemi tecnici con soluzioni tecniche, come test migliori dei materiali o assunzioni più conservative sui livelli dell'acqua. I depositi informali, invece, mancano totalmente di un progetto formale. Crescono più alti e più ripidi di quanto i limiti di sicurezza permetterebbero, spesso senza alcun sistema di drenaggio o controlli delle fondamenta. I ricercatori hanno scoperto che questi siti non regolamentati ospitano frequentemente comunità che vivono direttamente sopra o accanto ai pendii instabili, una situazione guidata dalla povertà e dalla mancanza di opzioni abitative. Il disastro di Payatas nelle Filippine, che ha ucciso oltre 300 persone, e il crollo di Koshe, che ha causato più di 100 morti, si sono verificati entrambi in tali siti informali. I ricercatori hanno osservato che, mentre i fallimenti ingegnerizzati sono ben documentati nella letteratura scientifica, i disastri informali, nonostante causino molte più vittime, mancano spesso di indagini tecniche rigorose. Ad esempio, quasi un decennio dopo il crollo di Koshe, non esiste ancora una retroanalisi geotecnica pubblicata dell'evento, lasciando un vuoto significativo nella nostra comprensione di come avvengano questi tipi specifici di fallimenti.

Un risultato critico del documento è che i margini di sicurezza per questi pendii di rifiuti sono spesso pericolosamente sottili. I ricercatori hanno esaminato studi basati sulla affidabilità che applicavano standard di progettazione comuni, originariamente concepiti per il suolo naturale, a queste masse di rifiuti. Hanno scoperto che i fattori di sicurezza calcolati per molti di questi pendii che sono ceduti erano vicini al punto di rottura anche prima che il disastro si verificasse. Ciò suggerisce che gli attuali standard di progettazione, che assumono che un materiale si comporti come il suolo, potrebbero sottostimare sistematicamente il rischio rappresentato dai rifiuti. Il rifiuto solido urbano è molto più variabile e dipendente dal tempo rispetto al suolo; esso cambia man mano che si decompone e la sua resistenza può diminuire significativamente quando diventa umido. Fare affidamento su codici destinati alle strutture di terra naturali può dare un falso senso di sicurezza, portando ingegneri e funzionari a credere che un pendio sia stabile quando in realtà è sull'orlo di un collasso.

Il documento conclude che prevenire disastri futuri non richiede l'invenzione di una nuova scienza, ma piuttosto l'applicazione dei principi geotecnici esistenti con maggiore rigore e urgenza. Le soluzioni sono semplici: gestire l'acqua attraverso un drenaggio adeguato e la raccolta del percolato, controllare l'altezza e la pendenza dei cumuli e monitorare i siti continuamente per segni di movimento. I ricercatori sostengono che le discariche debbano essere trattate come strutture geotecniche soggette alle stesse revisioni di stabilità di qualsiasi altra opera di terra, indipendentemente dal fatto che siano formalmente regolate o informali. Questo cambio di prospettiva è fondamentale, specialmente nelle regioni in via di sviluppo dove lo smaltimento informale è comune. Lo studio sottolinea che il divario nella sicurezza non è principalmente una mancanza di conoscenza, ma una mancanza di implementazione. Gli strumenti per prevenire queste tragedie — sistemi di drenaggio, limiti di pendenza e attrezzature di monitoraggio — esistono già. Ciò che manca è la volontà istituzionale e le risorse per applicarli, particolarmente nei siti informali dove il costo umano del fallimento è stato il più alto. Riconoscendo la discarica come una struttura fisica soggetta alle leggi della fisica, anziché solo come un cumulo di spazzatura, le comunità possono compiere i passi necessari per garantire che questi pendii rimangano stabili e non diventino la prossima fonte di una catastrofe evitabile.