5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.3 Ensaios com câmara de fluxo
Os ensaios com câmara de fluxo determinaram as concentrações de metano, dióxido de carbono e oxigênio na superfície da camada de cobertura das áreas melhorada e de controle. Essas concentrações foram utilizadas ainda para a determinação dos fluxos mássicos bem como das eficiências de oxidação de metano pela camada de cobertura nestas duas áreas. As concentrações finais dos gases nos ensaios com câmara, já normalizados para as Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), são apresentados na Tabela 3. Ressalta-se que o tempo final total de medição foi de 60 minutos, de acordo a Enviroment Agency (2004). No apêndice B são apresentadas as curvas de variação da concentração dos gases em função do tempo. Na Tabela 3 * EC= ensaio área controle, ** EM: ensaio área melhorada.
TABELA 3 - Concentrações finais de metano, dióxido de carbono e oxigênio nos ensaios com câmara de fluxo nas áreas de controle e melhorada.
Ensaio Concentração final de gases na Câmara de Fluxo (%)
CH4 O2 CO2 E1 – C* 0,18 18,70 0,27 E1 – M** 0,10 18,03 0,35 E2 – C 0,18 19,80 0,28 E2 – M 0,10 19,34 0,14 E3 – C 0,18 19,97 0,11 E3 – M 0,09 18,93 0,92 E4 – C 0,09 18,88 0,83 E4 – M 0,09 18,81 0,08
E5 – C 0,27 18,56 0,11 E5 – M 0,18 18,93 0,10 E6 – C 0,36 17,93 0,22 E6 – M 0,26 17,24 0,15 E7 – C 0,18 18,41 0,27 E7 – M 0,10 18,66 0,26 E8 – C 0,28 18,66 0,19 E8 – M 0,18 18,38 0,24 E9 – C 0,09 17,95 0,18 E9 – M 0,18 17,95 0,18 E10 – C 0,26 17,20 0,19 E10 – M 0,17 17,89 0,23 E11 – C 0,08 16,89 0,12 E11 – M 0,08 17,41 0,17 E12 – C 0,18 17,54 0,18 E12 – M 0,08 16,97 0,15 E13 – C 0,09 18,08 0,18 E13 – M 0,08 17,06 0,15 E14 – C 0,09 18,08 0,18 E14 – M 0,08 17,06 1,67 E15 – C 0,27 19,54 1,55 E15 – M 0,18 19,05 1,09 E16 – C 0,17 18,95 1,35 E16 – M 0,08 17,99 1,70 Média - C 0,18 18,45 0,39 Média – M 0,13 18,11 0,47 Desvio Padrão -C 0,08 0,88 0,45 Desvio Padrão – M 0,06 0,79 0,55
De forma geral, as concentrações finais de metano obtidas nos ensaios com câmara de fluxo foram bem inferiores àquelas apresentadas na Figura 13 (biogás bruto). Numa comparação entre as áreas de estudo, a melhorada foi a que apresentou as menores
concentrações finais de metano (média de 0,13%±0,06) quando comparada com a área de controle (média de 0,18%±0,08). A menor concentração de metano na superfície para área melhorada pode estar associada ao maior teor de matéria orgânica, o que conferiu ao meio um acréscimo no teor de nutrientes disponível para as bactérias metanotróficas e aumento de umidade no solo (STERN et al. 2007 , ABICHOU et al. 2009 e AIT-BENICHOU et al. 2009). Um estudo mais aprofundado dos processos de oxidação do metano nas camadas de cobertura demanda a necessidade de estudos microbiológicos do solo, que confirmem a presença das bactérias metanotróficas no meio.
5.3.1 Determinação do fluxo do metano a partir da superfície das camadas de cobertura Os fluxos de metano pela camada de cobertura das áreas de controle e melhorada são apresentados na Figura 17. Essa figura reporta, ainda, a pressão atmosférica local (Patm), as temperaturas do solo das áreas melhorada (Tsolo - M) e controlada (Tsolo - C) e os teores de umidade de ambas as áreas, medidas durante os ensaios.
FIGURA 17 – Relação da variação dos fluxos de metano nas áreas de controle e melhorada g/(m².d) com os parâmetros pressão atmosférica (atm), temperatura do solo (ºC) e teor de umidade (%).
Os fluxos de metano variaram entre 0 e 74 g/(m2.d) para as áreas de controle e melhorada. O fluxo médio para área melhorada foi de 23 g/(m2.d), menor quando comparado com a área de controle, de aproximadamente 37 g/(m2.d). Os valores do fluxo de metano para a área melhorada foram inferiores em todos os ensaios, comparativamente à controlada. Fato semelhante foi reportado por Abichou et al. (2009) que, em seu estudo com áreas de controle e com biocobertura, semelhantes às modificações realizadas na área melhorada do presente estudo (com adição de composto ao solo), obteve fluxos de 14,0 e 0,04 g/(m².d) para a área de controle e com biocobertura, respectivamente.
Os ensaios E2 e E10 apresentaram fluxos negativos para a área melhorada e E7 para as duas áreas, indicando que a eficiência de 100% do solo de cobertura deu-se, provavelmente, pela precipitação intensa nos dias que precederam a estes ensaios, aumentando consideravelmente a condição de umidade e ocasionando uma maior retenção do gás no solo, dificultando a entrada de oxigênio (WHALEN; REEBURGH; SANDBECK, 1990; CHRISTOPHERSEN et al. 2001; PARK; SHIN, 2001; MAURICE; LAGERKVIST, 2003; ABICHOU et al. 2006a; ABICHOU et al. 2006b; BAHR et al. 2006 e STERN et al. 2007). O mesmo ocorreu para emissões de dióxido de carbono. Como o solo de cobertura é de textura fina (solo argiloso), quando a umidade se eleva acima da capacidade de campo, como no caso do ensaio E7, a camada de cobertura é impermeabilizada devido à diminuição da permeabilidade vertical do gás. Boeckx, Cleemput, Villaralvo (1996) reportaram situação semelhante à impermeabilização de solo de cobertura estudando emissões de metano em cobertura de aproximadamente 30 cm em aterro sanitário da Bélgica.
Outro fator que pode ter influenciado, os fluxos de gases pela camada de cobertura foi a pressão atmosférica (Patm); com a elevação da pressão externa, eleva-se também a difusão de oxigênio no meio, aumentando a taxa de oxidação dos gases (Figura 17) (ATDR, 2001; CZEPIEL et al. 2003). O oposto ocorre quando diminui a Patm, o que pode ser observado nas Figuras 17 e 18. Christophersen et. al. (2001) também reportaram aumento nas emissões de metano com queda da Patm. Kjeldsen e Fischer (1995), demonstraram que as baixas variações da pressão externa podem modificar o sentido de fluxo dos gases na massa de resíduos, levando inclusive à inversão do gradiente, fato coincidente com os ensaios E2 e E10 para a área melhorada e E7 para as duas áreas no presente estudo. Como a oscilação da pressão atmosférica local nos ensaios foi relativamente baixa, vê-se que esse parâmetro influenciou muito pouco as emissões de metano, comparativamente ao teor de umidade, por exemplo.
Park; Shin (2001); Scheutz et al. (2009) afirmam que o aumento do fluxo dos gases está diretamente relacionado com a elevação da temperatura do solo de cobertura. Embora a literatura não seja conclusiva, acredita-se que este comportamento possa estar relacionado com a atividade de oxidação do metano, a qual pode ter faixas ideais de temperatura para cada tipo de solo. No presente estudo, assim como a Patm, as emissões de metano no solo não foram influenciadas significativamente pela temperatura do solo.
5.3.2 Determinação do fluxo do dióxido de carbono a partir da superfície das camadas de cobertura
O fluxo de dióxido de carbono foi obtido utilizando a mesma metodologia descrita para o metano. Os resultados são apresentados na Figura 18.
FIGURA 18 – Variação dos fluxos de dióxido de carbono, g/(m².d), nos ensaios
O fluxo de dióxido de carbono variou na área de controle entre 34 e 721 g/(m2.d) e, na área melhorada, entre 0 e 794 g/(m2.d). A média do fluxo de dióxido de carbono foi de 294 g/(m2.d) ± 201 para a área controle e 307 g/(m2.d) ±240 para a melhorada. Mariano (2008) e Fernandes (2009) reportam fluxos entre 0 e 387,89 g/dia.m2 e entre 29,09 e 233,24 g/m2.d, respectivamente, para camadas de coberturas convencionais.
O fluxo de dióxido de carbono é maior que o fluxo de metano na área melhorada para a maioria dos ensaios, evidenciando uma maior conversão do metano em dióxido de carbono e água. Tendência semelhante à superior emissão de dióxido de carbono em relação ao metano foi reportada por Christophersen et al. (2001) apresentando dados sobre as emissões de dióxido de carbono de 90 g/(m2.d), levemente superiores as verificadas para o metano (75 g/(m2.d) em um mesmo local de estudo.