universidade estadual de campinas faculdade de tecnologia luciene

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
LUCIENE GACHET FERRARI DOMINGUES
EFICIÊNCIA DE ATERROS SANITÁRIOS COM MISTURA DE SOLO+ADF
COMO COBERTURA DAS CAMADAS DE RESÍDUOS SÓLIDOS
Orientadora: Profª Drª Gisleiva Cristina dos Santos Ferreira
Co-orientadora: Profª Drª Marta Siviero Guilherme Pires
Atividade apresentada ao prof. Dr. Ivan Ricarte,
como parte da disciplina de Seminário de Tese
Setembro, 2015
1. INTRODUÇÃO
Os aterros sanitários ainda são considerados como a técnica mais viável para
disposição adequada dos resíduos sólidos, e devido a esta importância devem ser
construídos e operados de forma a ocasionar o mínimo possível de riscos ao meio
ambiente e a saúde humana.
Espera-se com esta pesquisa definir parâmetros necessários à qualidade de
aterros compostos com o resíduo areia descartada de fundição (ADF), a partir da
avaliação da eficiência de “células protótipos” que representem o maciço de um aterro
sanitário.
2. BASE TEÓRICA
As vantagens da disposição correta de resíduos sólidos englobam desde o
controle da contaminação ambiental, com retenção da proliferação de vetores
transmissores de doenças até a proteção ao meio ambiente. Portanto, os aterros
sanitários devem ser projetados, operados e monitorados de forma a reduzir ao máximo
a formação de lixiviados e a emissão de gases poluentes provenientes do processo de
decomposição do maciço de resíduos (FIORE et al., 2014; FERRAZ et al., 2014;
GIBBONS et al., 2014; HOLDEN e NASH, 2014; MIGUEL et al., 2014; GOMES,
MORAES e BOFF, 2007).
Dentre os itens que devem ser considerados durante a construção de um aterro
sanitário, os materiais escolhidos para as coberturas intermediárias e de encerramento
do aterro são essenciais. Pesquisas recentes apontam bons resultados para aplicação da
areia descartada de fundição (ADF), resíduo proveniente das indústrias de fundição,
como co-produto das coberturas das camadas de aterros sanitários (DOMINGUES e
FERREIRA, 2014; QUISSINI, 2009).
Entre as opções de aplicação da ADF, o aterro se torna muito interessante
porque tal resíduo já é destinado para estes locais, entretanto, sem funcionalidade. O
alto consumo de material durante a cobertura das camadas intermediárias de resíduos
também justifica esta aplicação.
Entretanto, estes estudos ainda não definiram a eficiência da ADF em misturas
com solo no que se refere às propriedades técnicas, ambientais e de gestão de aterros
sanitários, por exemplo, o estudo do lixiviado. A nova técnica de gestão de aterros,
2
proposta neste projeto, poderá resultar na aceleração dos processos de decomposição
biológica dos resíduos, o que é positivo devido a otimização do espaço físico dos aterros
sanitários, bem como viabilizar a obtenção de gases para geração energética. Portanto,
estas informações corroboram a hipótese em que se fundamenta este projeto de
doutorado.
O estudo das características físico-químicas dos lixiviados gerados em aterros
sanitários executados com emprego de resíduos nas camadas estruturais é essencial para
verificar sua eficiência. Para isso, deve-se estudar aspectos de biodegradabilidade da
matéria orgânica, estabilidade do maciço e qualidade do lixiviado.
3. ESTADO DA ARTE
3.1. Biodegradabilidade dos resíduos sólidos orgânicos de um aterro
sanitário
A decomposição biológica da matéria orgânica dos resíduos sólidos se processa
em suas fases aeróbias (decomposição microbiana oxigênio) e anaeróbias com geração
de gases CO2 e CH4, e formação de líquidos lixiviados (MAMEDE, 2013; CAMARGO,
2012).
Estes processos são bastante lentos e demandam muitos anos de estudos para
uma avaliação efetiva de sua relação quanto ao desempenho e durabilidade de aterros
sanitários. Para suprir este problema, alguns pesquisadores (CONTRERA et al., 2014;
GOMES, MORAES e BOFF, 2007) utilizaram mecanismos reatores ou biorreatores de
aceleração destes processos de decomposição.
3.2. Características dos lixiviados de aterros sanitários
O estudo das características físico-químicas dos lixiviados gerados em aterros
sanitários executados com emprego de resíduos nas camadas estruturais é essencial para
verificar sua eficiência. Para isso, deve-se estudar aspectos de biodegradabilidade da
matéria orgânica, estabilidade do maciço e qualidade do lixiviado.
Miguel et al. (2014) estudaram as características físicas e químicas do lixiviado
após a percolação de águas de chuva em duas amostras diferentes de solos tropicais
utilizados nas camadas de cobertura de resíduos sólidos de aterros sanitários, e
3
observaram que o solo do tipo laterítico apresentou maior absorção de metais
provenientes do lixiviado (Pb, Zn, Ni e Co) em comparação a um solo não laterítico,
enquanto a demanda química de oxigênio (DQO) aumentou para ambos os solos.
Gibbons et al. (2014) investigaram índices de estabilidade dos lixiviados de
amostras indeformadas de aterros sanitários dos Estados Unidos, por meio de testes de
demanda química (DQO) e bioquímica (DBO) de oxigênio, e de composição química
como níveis de metais, compostos orgânicos e inorgânicos e compostos voláteis.
Kirmizakis et al. (2014), também realizou os mesmos ensaios em uma amostra de um
aterro sanitário municipal da cidade de Chania, na Grécia, e desenvolveram um método
para tratamento dos lixiviados com emprego de peróxido de hidrogênio.
3.3. Bioreatores de aceleração de processos de geração de lixiviados em
aterros sanitários
Muitos pesquisadores utilizaram em seus estudos a metodologia de biorreatores
para acelerar os processos de percolação de água nos aterros sanitários e consequente
formação de lixiviados (chorume), com a finalidade de reprodução destas etapas em
escalas representativas em laboratórios e em menos tempo e com maior monitoramento
(SYRON et al., 2015; XU et al., 2015; XIE et al., 2015; CONTRERA et al., 2014;
GOMES, MORAES e BOFF, 2007).
Estes biorreatores permitem que se avalie os lixiviados em suas diferentes
composições (início da decomposição orgânica até o encerramento dos aterros
sanitários) e permite a avaliação físico-química e biológica deste material, informação
importante para obtenção de dados quanto à eficiência, durabilidade e vida útil de
aterros sanitários, e ainda pode contribuir para novos projetos de construção e operação
sustentável de aterros sanitários.
4
Referência
Problema
Objetivo
Metodologia
Resultado ou contribuição
SYRON et al. Potencial poluidor dos Propor uma nova técnica Utilização de um biorreator de Redução da demanda química de
(2015)
lixiviados
de
aterros para
sanitários
tratamento
lixiviados
de
dos digestão
aterros tratamento
sanitários
XU
et
(2015)
material dos lixiviados após o tratamento
decomposição
aterros
de Foram caracterizadas amostras Método de aeração dos biorreatores
sólidos
de resíduos
sólidos
de aterros
sanitários
et
de em biorreator anaeróbio (1) e química de oxigênio e metano gerado
híbridos (2) de aterros da na decomposição dos resíduos sólidos
e
China, a partir do método de
formação de lixiviados
aeração do resíduos
al. Novos estudos quanto Comparar lixiviados e Método
aos
métodos
possibilitem
que biogás
em
de
biorreatores Areação
aterros anaeróbios-anaeróbios
simulação simulados
aterros,
comparando
lixiviados e biogás gerados
FIORE et al. Passivos ambientais da Avaliação
temporária
dos
resíduos
e sólidos acelerou a formação de metano
híbridos para simulação de e
de aterros sanitários
(2014)
proposto
carga orgânica poluidora lixiviados e biogás de de lixiviados e biogás gerados foi positivo, pois diminui a demanda
resíduos
(2015)
de
para oxigênio (carga orgânica) e de amônia
lixiviado de aterros sanitários
al. Geração de metano e Caracterização
da
XIE
aeróbia
encurtou
a
fase
acidogênica,
os apontando as técnicas para simulação
de aterros
de Estudo de caso de vários sítios Os lixiviados de aterros sanitários
geração de lixiviados e componentes ecológicos de um aterro sanitário da Itália, foram estabilizados e após a fase ativa,
gases
sanitários
de
aterros (Co2, DBO e DQO, coleta de material lixiviado por o aterro analisado é sustentável
áreas
degradas
e 25 anos para avaliação
recuperadas) de aterros
sanitários
e
seus
lixiviados
FERRAZ et al. Passivos ambientais e Avaliar um sistema de Escala
(2014)
contaminantes
lixiviados
de
de co-tratamento
aterros spritting)
sanitários
GIBBONS
al. (2014)
aeróbio
NASH (2014)
e Necesssidade
lixiviados de aterros
de lixiviados de aterros
de degradação ambiental avaliar
remodelação
da Levantar
de regressão
a
lixiviados
para Após o encerramento da atividade dos
capacidade
de aterros,
degradação de lixiviados
dados Revisão
da importantes
biofiltro O sistema air spritting reduziu a
de para análise do co-tratamento oxigênio, azoto e metais pesados dos
dos lixiviados de aterros
HOLDEN
de
(air aeróbio (sistema air spritting) demanda biológica q química de
et Gestão dos lixiviados de Determinar a capacidade Método
aterros sanitários
piloto
houve
uma
tendência
estatítisca de redução da DBO e DQO
bibliográfica; Novas
práticas
para
o
para levantamento de dados no que desenvolvimento de aterros sanitários
construção e operação de construção e operação diz respeito à aterros sanitários
mais sustentáveis e aumento de vida
aterros sanitários
útil dos mesmos
sustentável de aterros
MIGUEL et al. Geração de lixiviados Análise da percolação de Caracterização de lixiviados O solo do tipo laterítico apresentou
(2014)
em aterros sanitários
líquidos
tropicais
em
solos após a percolação de águas de maior absorção de metais provenientes
chuva
em
duas
amostras do lixiviado (Pb, Zn, Ni e Co) em
diferentes de solos tropicais
comparação a um solo não laterítico, o
que contribui para a escolha deste tipo
de solo para cobertura de resíduos
6
GOMES,
MORAES
Disposição de resíduos Definir materiais para Caracterização de amostras de Indicação da ADF para camadas
e em aterros
cobertura de aterros
BOFF (2007)
DOMINGUES
e
entulho da construção civil
Destino das areias de Aplicar
FERREIRA fundição
(2014)
areia de fundição (ADF) e intermediárias e entulho para camadas
(ADF)
aterros
ADF
nas Caracterização
ambiental
finais de aterros
e Viabilidade ambiental e econômica da
em camadas estruturais de mecânica de misturas de solo + aplicação de misturas de solo + 70%
aterros
30, 50 e 70% de ADF para ADF em aterros
aterros
QUISSINI
Grande quantidade de Utilização
(2009)
resíduo areia de fundição verdes de fundição para ambiental de areias “verdes” para cobertura de resíduos em aterros
gerado
MAMEDE
Possibilidade
(2013)
aproveitamento
de
areias Caracterização
cobertura de aterros
técnica
e Areias verdes de fundição indicada
de fundição
do Análise das práticas de Caracterização químico-física Benefícios econômicos e ambientais
aproveitamento
e
biológica
dos
resíduos do
aproveitamento
energético
de
energético de resíduos energético de resíduos sólidos de aterros sanitários e resíduos sólidos de aterros sanitários
sólidos
sólidos de 81 municípios da decomposição biológica dos
brasileiros
mesmos
CONTRERA
Contaminação ambiental Avaliação do lixiviado Foi analisado o lixiviado de O modelo aplicado (anaeróbio) para
(2014)
da geração de lixiviados de aterros sanitários após células piloto de bioretores em tratamento do lixiviado foi eficiente
de aterros sanitários
tratamento anaeróbio
colunas
antes
e
após
tratamento
CAMARGO et Alto teor de nitrogênio Redução da amônia em Tratamento de lixiviados com Concentrações de nitrogênio e metais
7
al. (2014)
(amônia) em lixiviados lixiviados
de aterros sanitários
KIZARMIS
Potencial
(2014)
carga
material
poluidor
orgânica
lixiviado
aterros sanitários
de
sanitários
da Redução
aterros remoção
da
amônia
e abaixo dos limites; boa indicação do
formação de estruvita
da
carga Método
sequencial
lixiviado como fertilizante agrícola
de Queda
do orgânica poluente dos tratamentos de lixiviados com biológica
de lixiviados
sanitários
de
aterros reatores
com
peróxido
da
demanda
(DBO
e
química
DQO)
e
dos
de lixiviados, reduzindo a carga orgânica
hidrogênio para redução da
carga orgânica dos mesmos
8
Figura 1 – Mapa conceitual dos temas abordados – Roteiro por temas.
Areia descartada de
fundição (ADF)
Aterros
sanitários
Decomposição de resíduos
sólidos orgânicos em
aterros sanitários
Aplicação de ADF na
cobertura de resíduos
sólidos de aterros
Lixiviados de aterros
sanitários (chorume)
Bioreatores em coluna de
simulação da vida útil de
aterros sanitários
Eficiência e durabilidade
de aterros sanitários com
ADF
Tema do projeto
de pesquisa
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A aplicação de misturas de solo com areia descartada de fundição (ADF) como
matéria prima de cobertura de camadas de resíduos sólidos foi abordado em minha
pesquisa de mestrado, onde obtive excelentes resultados sobre o desempenho ambiental,
mecânico e econômico para uma mistura com 70% de ADF.
Entretanto, ainda são necessários estudos sobre a eficiência e durabilidade de
aterros sanitários com esta mistura. Assim, a ADF poderá ter uma função dentro de uma
célula de resíduos, não apenas ocupar espaço físico. Ainda, futuramente, espera-se
extrapolar as informações obtidas nesta pesquisa para um aterro real em larga escala, o
que possibilitará as estimativas necessárias para as empresas que operam aterros que
estejam interessadas neste novo método de execução.
5 - REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS
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and biogas generation in simulated anaerobic and hybrid bioreactors. Waste
Management 41 (2015) 94-100.
11
Screening
Identification
6 – DIAGRAMA DO PRISMA
Science Direct Search results:
177 results found for pub-date > 2013
and (landfill leachate) and
(bioreactor columns)
Records after duplicates removed
(n = 5)
Eligibility
Records screened
(n = 46)
Included
Web of Science Search results:
145 results found for pub-date >
2013 and (landfill leachate) and
(bioreactor columns)
Full-text articles assessed
for eligibility
(n = 13)
Records excluídos: cod (44), cod
removal (22), Msw (22), hrt (20),
removal (20), water (18), hydrogen
(8), reactor (17), energy (16), fenton
(12), food (16), fuel (16), toc (18),
phase (14), sulfate (13)
Full-text articles excluded, with
reasons (relevance of research)
(n = 33)
Studies included in
qualitative synthesis
(n = 2)
Studies included in
quantitative synthesis
(meta-analysis)
(n = 15)
12