Caracterização da área de estudo

O estudo da avaliação das emissões fugitivas de metano pela camada de cobertura foi realizado no aterro sanitário da cidade de Guarapuava – PR, localizado na região centro-sul do Estado do Paraná, terceiro planalto, a 268 km de distância de Curitiba. O município está localizado entre as coordenadas de Latitude Sul: 25º 23′ 26” e Longitude Oriental: 51º 27′ 15” Oeste – W. Greenwich (GUARAPUAVA, 2015).

Segundo a classificação climática de Köppen, a região de Guarapuava se caracteriza por apresentar clima Cfb (Clima temperado propriamente dito), apresentando temperatura média no mês mais frio abaixo de 18ºC (mesotérmico), verões frescos, temperatura média no mês mais quente abaixo de 22ºC e sem estação seca definida (IAPAR, 2015).

O Aterro Sanitário Municipal de Guarapuava, Figura 1, foi projetado para atender à população urbana de 150.250 habitantes conforme dados do IBGE, referentes ao ano de 2007. Ao longo da vida útil de 11 anos do aterro, a contar a partir do ano de 2008, um total de aproximadamente 160.000 habitantes será atendido, mediante a utilização de uma área de 200.995,25 m² para aterramento dos resíduos, cujo solo apresenta característica de solo argilosiltoso (VERAS JUNIOR, 2008).

FIGURA 1 – Vista área do aterro sanitário e a localização da área de estudo, célula em operação e lagoas de

Em função das grandes dimensões do aterro, alguns critérios foram considerados para a escolha da área do experimento.

4.1.1. Critérios para escolha de áreas passíveis de emissão de biogás A escolha da área de estudo levou em consideração os seguintes critérios:

a) Idade dos resíduos: a área escolhida possui resíduos aterrados há 4 anos; sendo assim, a decomposição encontra

emissão de metano pela superfície.

b) Superfície do aterro: a área selecionada para o estudo

aterro, evitando, desse modo, caminhos preferenciais do biogás, o que pode prejudicar sua migração natural pela camada de cobertura.

c) Taxa de emissão de gases: foram realizadas medições preliminares de fluxo de gases pela camada de cobertura da célula escolhida, de modo a verificar as emissões de gases nas áreas de estudo predeterminadas, tal como Eklund (2012) demonstrou em estudo. Para a escolha da área de estudo passível de emissão de gases, a câmara foi colocada sobre a superfície da camada de cobertura em diferentes pontos da célula do aterro e vedada com solo. O gás foi coletado a partir da câmara e a leitura da concentração foi realizada com o analisador portátil Columbus (medidor de biogás),

Vista área do aterro sanitário e a localização da área de estudo, célula em operação e lagoas de tratamento.

Em função das grandes dimensões do aterro, alguns critérios foram considerados para a escolha da área do experimento.

escolha de áreas passíveis de emissão de biogás A escolha da área de estudo levou em consideração os seguintes critérios:

Idade dos resíduos: a área escolhida possui resíduos aterrados há 4 anos; sendo assim, a decomposição encontra-se em estágio avançado, aumentando a possibilidade de emissão de metano pela superfície.

Superfície do aterro: a área selecionada para o estudo é plana e distante dos drenos do aterro, evitando, desse modo, caminhos preferenciais do biogás, o que pode prejudicar sua migração natural pela camada de cobertura.

Taxa de emissão de gases: foram realizadas medições preliminares de fluxo de gases camada de cobertura da célula escolhida, de modo a verificar as emissões de gases nas áreas de estudo predeterminadas, tal como Eklund (2012) demonstrou em estudo. Para a escolha da área de estudo passível de emissão de gases, a câmara foi superfície da camada de cobertura em diferentes pontos da célula do aterro e vedada com solo. O gás foi coletado a partir da câmara e a leitura da concentração foi realizada com o analisador portátil Columbus (medidor de biogás),

Vista área do aterro sanitário e a localização da área de estudo, célula em operação e lagoas de

Em função das grandes dimensões do aterro, alguns critérios foram considerados para

escolha de áreas passíveis de emissão de biogás A escolha da área de estudo levou em consideração os seguintes critérios:

Idade dos resíduos: a área escolhida possui resíduos aterrados há 4 anos; sendo assim, se em estágio avançado, aumentando a possibilidade de é plana e distante dos drenos do aterro, evitando, desse modo, caminhos preferenciais do biogás, o que pode prejudicar Taxa de emissão de gases: foram realizadas medições preliminares de fluxo de gases camada de cobertura da célula escolhida, de modo a verificar as emissões de gases nas áreas de estudo predeterminadas, tal como Eklund (2012) demonstrou em estudo. Para a escolha da área de estudo passível de emissão de gases, a câmara foi superfície da camada de cobertura em diferentes pontos da célula do aterro e vedada com solo. O gás foi coletado a partir da câmara e a leitura da concentração foi realizada com o analisador portátil Columbus (medidor de biogás),

ao longo de 30 min (tempo

das emissões de gases pode ser observado na Figura

FIGURA 2 – Protocolo da análise preliminar para identificação de áreas passíveis de emissões de gases: a) Colocação da câmara sobre a camada

interior da câmara; c) Análise da amostra para determinação das concentrações de CH

4.1.2. Delimitações e preparo da área experimental Após a escolha da área de estudo na célula sobre a célula: uma denominada “

dimensões de 6x3 m (18 m²). A delimitação das subáreas teve como critério a área disponível para estudos dentro do aterro e a

fluxo de 3×1,5 m (4,5 m²), descrito no item 4.3.1. O espaçamento entre cada subárea foi de 1,0 m.

Posteriormente à delimitação das subáreas, deu mesmas. Na área de cont

argiloso), com espessura da camada de cobertura de aproximadamente 70 cm.

ao longo de 30 min (tempo predeterminado). O procedimento para a análise preliminar das emissões de gases pode ser observado na Figura 2.

Protocolo da análise preliminar para identificação de áreas passíveis de emissões de gases: a) Colocação da câmara sobre a camada de cobertura e vedação com solo; b) Coleta de amostra de biogás do

interior da câmara; c) Análise da amostra para determinação das concentrações de CH

Delimitações e preparo da área experimental

Após a escolha da área de estudo na célula do aterro, foram delimitadas duas subáreas sobre a célula: uma denominada “área de controle” e a outra “área melhorada

dimensões de 6x3 m (18 m²). A delimitação das subáreas teve como critério a área disponível para estudos dentro do aterro e as dimensões mínimas requeridas no projeto da câmara de fluxo de 3×1,5 m (4,5 m²), descrito no item 4.3.1. O espaçamento entre cada subárea foi de Posteriormente à delimitação das subáreas, deu-se início ao preparo do solo das mesmas. Na área de controle, foram mantidas as características originais do solo (silte argiloso), com espessura da camada de cobertura de aproximadamente 70 cm.

predeterminado). O procedimento para a análise preliminar

Protocolo da análise preliminar para identificação de áreas passíveis de emissões de gases: a) de cobertura e vedação com solo; b) Coleta de amostra de biogás do interior da câmara; c) Análise da amostra para determinação das concentrações de CH4 e CO2.

do aterro, foram delimitadas duas subáreas área melhorada”, ambas com dimensões de 6x3 m (18 m²). A delimitação das subáreas teve como critério a área disponível s dimensões mínimas requeridas no projeto da câmara de fluxo de 3×1,5 m (4,5 m²), descrito no item 4.3.1. O espaçamento entre cada subárea foi de se início ao preparo do solo das role, foram mantidas as características originais do solo (silte- argiloso), com espessura da camada de cobertura de aproximadamente 70 cm.

Na camada da área melhorada, foi removido em torno de 15 cm de solo da cobertura original com auxílio de uma retroes

nivelado com ferramentas manuais e o composto (húmus) foi adicionado (5 cm de espessura) para aumentar o teor de matéria orgânica, uma vez que o solo de cobertura do aterro não apresentou um teor de matéria

conforme ensaios laboratoriais preliminares descritos na seção 4.1.3. Em seguida, o solo original foi recolocado e misturado junto ao composto até completar os 15 cm removidos no início da operação. O composto foi colocado sem qualquer compactação técnica ou artificial para garantir uma porosidade suficiente. O procedimento de campo para a subárea melhorada é detalhado na Figura 3.

FIGURA 3 –Etapas do preparo da subárea melhorada: a) cobertura de solo

retroescavadeira; b) nivelamento da subárea; c) composto aplicado sobre a subárea nivelada; d) solo com o

4.1.3. Características do solo da camada de cobertura das subáreas a) Área de controle

Na área de controle, foram conservadas as características atuais do aterro. O solo usado no aterro é do tipo silte

O teor de matéria orgânica do solo é 4,0 g/dm³ ou 0,4%.

Na camada da área melhorada, foi removido em torno de 15 cm de solo da cobertura original com auxílio de uma retroescavadeira. Após o solo ser removido, o mesmo foi nivelado com ferramentas manuais e o composto (húmus) foi adicionado (5 cm de espessura) para aumentar o teor de matéria orgânica, uma vez que o solo de cobertura do aterro não apresentou um teor de matéria orgânica suficiente para a oxidação do metano (0,4%), conforme ensaios laboratoriais preliminares descritos na seção 4.1.3. Em seguida, o solo original foi recolocado e misturado junto ao composto até completar os 15 cm removidos no omposto foi colocado sem qualquer compactação técnica ou artificial para garantir uma porosidade suficiente. O procedimento de campo para a subárea melhorada

Etapas do preparo da subárea melhorada: a) cobertura de solo sendo removida com a retroescavadeira; b) nivelamento da subárea; c) composto aplicado sobre a subárea nivelada; d) solo com o

composto misturado.

Características do solo da camada de cobertura das subáreas

Na área de controle, foram conservadas as características atuais do aterro. O solo usado no aterro é do tipo silte-argiloso, com 0,70 metro de espessura na camada de cobertura. O teor de matéria orgânica do solo é 4,0 g/dm³ ou 0,4%.

Na camada da área melhorada, foi removido em torno de 15 cm de solo da cobertura cavadeira. Após o solo ser removido, o mesmo foi nivelado com ferramentas manuais e o composto (húmus) foi adicionado (5 cm de espessura) para aumentar o teor de matéria orgânica, uma vez que o solo de cobertura do aterro não orgânica suficiente para a oxidação do metano (0,4%), conforme ensaios laboratoriais preliminares descritos na seção 4.1.3. Em seguida, o solo original foi recolocado e misturado junto ao composto até completar os 15 cm removidos no omposto foi colocado sem qualquer compactação técnica ou artificial para garantir uma porosidade suficiente. O procedimento de campo para a subárea melhorada

sendo removida com a retroescavadeira; b) nivelamento da subárea; c) composto aplicado sobre a subárea nivelada; d) solo com o

Na área de controle, foram conservadas as características atuais do aterro. O solo argiloso, com 0,70 metro de espessura na camada de cobertura.

Paralelamente à análise de matéria orgânica (todas determinadas em triplicata pelo método da mufla), análises geotécnicas foram realizadas, relacionando os seguintes parâmetros: análise granulométrica (NBR 7181), os limites de Atterberg foram determinados de acordo com a norma NBR 6459 (Limite de Liquidez) e NBR 7180 (Limite de Plasticidade), Proctor normal (NBR 7182/1986). Essas análises foram necessárias para avaliação da inferência dos parâmetros geotécnicos na emissão dos gases pela camada de cobertura.

b) Área melhorada

O composto (húmus) utilizado na mistura com o solo original do aterro apresentou, em ensaios laboratoriais, teor de 322,25 g/dm³ (ou 32,25%) de matéria orgânica. Testes preliminares, com uma proporção solo: composto de 13:1, apontaram um teor de matéria orgânica de 4,3%. Assim, essa mesma proporção foi mantida para as condições in situ, observando-se um teor de matéria orgânica final de 4,5%.

O melhoramento do solo com o acréscimo de composto justifica-se por estudos reportados na literatura. Maciel (2009) indica que a presença de matéria orgânica no solo de cobertura auxilia na retenção da umidade, enquanto Stern et al. (2007), Abichou et al. (2009) e Ait-Benichou et al. (2009) mencionam que a matéria orgânica indica a presença de nutrientes para o crescimento bacteriano, resultando, portanto, em um aumento da oxidação do metano.

4.2 Determinação da concentração de metano no biogás bruto