W południowo-wschodniej części Chorzowa znajduje się hałda odpadów poprodukcyjnych, która pozostała po istniejących przez prawie wiek Zakładach Chemicznych „Hajduki”. Firma specjalizowała się w wytwarzaniu związków chemicznych dla producentów farb i lakierów. Substancje takie jak naftalen i benzen, chociaż niezbędne w przemyśle, są zabójcze dla środowiska. Dlatego hałda, jak każdy tego typu obiekt, została zabezpieczona przesłoną przeciwfiltracyjną. Jest to swego rodzaju nieprzepuszczalna ściana, umieszczona w ziemi dookoła składowiska, która ma na celu zapobieżenie przesiąknięciu zanieczyszczonej chemikaliami wody spod hałdy do wód gruntowych.

Niestety, przesłony mają tendencje do przeciekania i nie inaczej jest w tym przypadku. Stężenie niektórych szkodliwych substancji w wodach gruntowych dookoła hałdy przekracza dopuszczalne normy 3,5 tys. razy. To między innymi dlatego Greenpeace Polska uznała składowisko za jednego z głównych trucicieli dorzecza Wisły. – Hajduki to tylko jeden z przykładów, gdyż każde składowisko starego typu to ekologiczna bomba zegarowa. Bo nie sposób przewidzieć, kiedy przesłona zacznie przeciekać. A biorąc pod uwagę, że eksploatacja tych obiektów obliczona jest na dziesięciolecia, prawdopodobieństwo wystąpienia przecieku rośnie dramatycznie – mówi Czesław Szymankiewicz, kierownik Zakładu Geotechniki i Fundamentowania w warszawskim Instytucie Badawczym Dróg i Mostów, który opracował rozwiązanie tego problemu.

Szymankiewicz z problemem nieszczelnych przesłon przeciwfiltracyjnych spotkał się po raz pierwszy na początku lat 90. w przypadku zupełnie innego obiektu niż wysypisko. Przedsiębiorstwo Robót Górniczych i Wiertniczych przez wzgląd na wieloletnią współpracę zwróciło się wtedy do IBDiM z prośbą o pomoc przy rozwiązaniu problemu zanieczyszczania okolicznych wód gruntowych przez likwidowaną podówczas kopalnię siarki Machów pod Tarnobrzegiem. Badania wykazały, że z obszaru zamkniętego przesłoną zanieczyszczenia są niesione przez wody gruntowe na zewnątrz. Nikt jednak nie był w stanie zlokalizować źródła przecieku. Sytuacja była na tyle beznadziejna, że o wsparcie poproszono nawet różdżkarza. Niestety, nawet on nie był w stanie pomóc. Problemu ostatecznie nie rozwiązano, ale Szymankiewicz nie zapomniał o nim. Wrócił do niego po prawie dekadzie. Rozwiązanie okazuje się genialnie proste i bazuje na najprostszych zasadach fizyki.

Zasada działania przesłony przeciwfiltracyjnej jest prosta: stworzyć wokół danego obszaru podziemną ścianę, która zapobiegnie przepływowi (filtracji) brudnej wody poza jej obręb. Aby ściana pełniła swoją funkcję, musi sięgać nawet kilkunastu metrów w głąb ziemi, do poziomu nieprzepuszczalnych warstw gruntu. W ten sposób zanieczyszczenia zostają odgrodzone od otoczenia przesłoną, a od dołu ich filtracji zapobiegają nieprzepuszczalne warstwy gruntu. Ponieważ taka przesłona może mieć nawet kilka kilometrów długości, realizuje się ją w kilkumetrowych kawałkach. Polega to na tym, że wykonuje się rów o szerokości 20–60 cm i głębokości wspomnianych już kilku- lub kilkunastu metrów, który jest wypełniony mieszaniną doprowadzaną grawitacyjnie lub pod ciśnieniem składającą się na przykład z bentonitu, cementu i wody. Mieszkanka ta zestala się w ciągu 24 do 48 godzin. Niestety, tak powstała ściana nie zawsze jest szczelna, bo może się okazać, że w trakcie wypełniania mieszaniną dostanie się do niej grunt albo kamień.

Rozwiązanie Szymankiewicza zakłada, że zamiast jednej przesłony do zabezpieczenia składowiska potrzebne są dwie, umieszczone w niewielkiej odległości od siebie. Powstała w ten sposób przestrzeń zostanie podzielona na komory wypełnione wodą. W każdej z komór będzie się znajdował piezometr, proste urządzenie służące do pomiaru poziomu wody. – W ten sposób, jeśli w którejś z komór zacznie spadać poziom wody, od razu będziemy wiedzieli, gdzie szukać rozszczelnienia – mówi Szymankiewicz. Cały schemat w działaniu przypomina grodzie w statku, tyle że tam informacją o miejscu uszkodzeniu kadłuba jest oczywiście pojawienie się wody, a nie jej ubytek.

Jak tłumaczy inżynier, jego rozwiązanie zabezpiecza środowisko wokół składowiska dzięki wykorzystaniu w szczególny sposób jednej z najbardziej podstawowych zasad fizyki, zgodnie z którą woda zawsze dąży do wyrównania poziomów, w związku z czym nigdy nie przepływa ze zbiornika o niższym poziomie do zbiornika o wyższym. Ponieważ w komorach przesłony woda utrzymywana jest na wysokim poziomie, to nawet po wystąpieniu nieszczelności będzie ona po prostu wypływać poza nie, nie dopuszczając do przecieku zanieczyszczeń.

Biorąc pod uwagę koszty związane z mobilizacją sprzętu i zakupu materiałów, instytut nie dysponuje środkami na budowę nawet niewielkiej, testowej instalacji, która sprawdzałaby rozwiązanie Szymankiewicza. Pierwszy test będzie się więc musiał odbyć na żywym organizmie, a więc już w trakcie prac przy uszczelnianiu składowiska – o ile samorządy wyasygnują na to środki. Jak zapewnia inżynier, wykonawcy takich prac chętnie sięgną po jego patent, bo zakłada on stosowanie powszechnych obecnie technologii i materiałów, jego wdrożenie nie wymaga więc dużych nakładów. Instytut na większość środków musi zapracować sam, ma więc wolnorynkowe doświadczenie, które ułatwia komercjalizację.

Dobrym przykładem jest chociażby technologia wykorzystywana powszechnie przy budowie mostów i dużych obiektów przemysłowych w Polsce, którą opracowano i opatentowano w instytucie, a głównym twórcą jest Szymankiewicz. Mowa o wzmacnianiu podstaw pali metodą bezkomorowych iniekcji cementowych. Podpory mostów, tak jak budynki, nie stoją bezpośrednio na ziemi, tylko na palach. Te zakończone są podstawami, czyli elementami mającymi zwiększyć siłę nośną. Zanim jednak postawimy na tych palach most, możemy prostym sposobem zwiększyć nawet o połowę siłę nośną podstaw pali poprzez wstrzyknięcie (iniekcję) zaczynu cementowego pod podstawę pala, co ściśnie grunt poniżej i zmniejszy osiadanie pala, co zwiększa jego nośność. Wcześniej budowniczy też wzmacniali podstawy pali, ale w bardziej skomplikowany, a przez to czaso- i kosztochłonny sposób. – Pierwszy raz ta technologia została zastosowana przy budowie mostu nad Narwią w Ostrołęce w 1994 r. Wykorzystano ją też m.in. przy budowie trzech warszawskich mostów, powstałych już po połowie lat 90., a więc Świętokrzyskiego, Siekierkowskiego, a teraz także Marii Curie-Skłodowskiej, oraz wysokich budynków, jak Sky Tower we Wrocławiu czy Złota 44 oraz Centrum Daewoo w Warszawie – mówi inżynier.