Fatores que influenciam a composição do Biogás

A composição do biogás varia de um local para outro e mesmo de uma célula para outra no mesmo aterro sanitário. Esta variação ocorre a todo tempo. Segundo a Agência Ambiental da Inglaterra (2004), os fatores que podem influenciar a composição do biogás são os seguintes:

Diferenças na composição dos resíduos, pré-tratamento e armazenamento;

Mudança na forma predominante da atividade microbiológica (anaeróbia e/ou aeróbia);

Idade dos resíduos;

Propriedades físico-químicas dos componentes dos resíduos; Temperatura do aterro;

Características hidráulicas do local.

Filho (2005) apresenta os principais fatores que afetam a geração de gases em aterros sanitários:

Composição do resíduo: A maioria dos resíduos residenciais e comerciais dispostos em um aterro sanitário de resíduos sólidos municipal são biodegradáveis. A outra parte consiste de vários materiais inertes tais como concreto, cinza, solo, metais, plásticos e outros materiais não biodegradáveis. Quanto mais facilmente é decomposta a fração orgânica do resíduo, mais acelerada será a taxa de produção de gases no aterro. Resíduos de alimentos estão incluídos nesta categoria. Deste modo, um alto percentual de resíduos de alimento no aterro provavelmente resultará em uma acelerada taxa de geração de gás.

Alguns resíduos biodegradáveis, tais como grandes pedaços de madeira, que não são inertes, mas se decompõem lentamente, na prática, não contribuem de forma significativa com a geração de gás. Essas frações de resíduos influenciam também nas reduções volumétricas e na compressibilidade do resíduo. Podem apresentar variações nas suas propriedades de deformação, degradabilidade e tenacidade, ou seja, recalque.

Umidade dos resíduos: Em muitos aterros, depois da composição gravimétrica dos resíduos, o teor de umidade é o fator mais importante para a taxa de produção de gás no aterro. Existe uma faixa ótima de umidade; quanto maior o teor de umidade, maior será a taxa de produção de gás; isso ocorre até a umidade de saturação. O teor de umidade em um aterro convencional mudará ao longo do tempo. Essas alterações no teor de umidade do aterro podem resultar das mudanças na infiltração de águas superficiais e/ou influxo de águas subterrâneas, liberação de água como resultado da decomposição dos resíduos, e variações sazonais do teor de umidade dos resíduos (El-FADEL et al., 1996b; BARLAZ, 1996).

Para que haja a decomposição biológica dos resíduos sólidos, a umidade considerada ideal é próxima à do teor de umidade na capacidade de campo, pois se a umidade estiver acima de 40%, pode haver limitação das reações biológicas de decomposição e, abaixo de 20%, a decomposição é inibida. Esta redução de umidade dos resíduos sólidos dificulta o transporte de nutrientes para a ação microbial e o excesso causa a lixiviação e diluição de substâncias necessárias ao metabolismo microbiano, retardando a decomposição da massa de lixo aterrada (PALMISANO; BARLAZ, 1996).

Porém, de acordo com Caterpilar (2001), o teor de umidade dos RSU varia de 10 a 80%, dependendo da estação do ano, dos procedimentos de coleta e da composição dos resíduos. A umidade ideal para uma melhor compactação é de aproximadamente 10%. No entanto, estudos realizados no aterro sanitário de Belo Horizonte indicaram bons índices de compactação para umidades em torno de 56%, demonstrando que esta é adequada para a compactação de resíduos naquele aterro (CATAPRETA et al., 2005).

Tamanho das partículas: Quanto menor a unidade ou partícula do resíduo disposto, maior será a área da superfície específica. A partícula de resíduo com uma área superficial maior decomporá mais rapidamente do que uma partícula com uma área menor.

Idade do resíduo: A geração de gás (metano) em um aterro possui duas variáveis dependentes do tempo: tempo de atraso e tempo de conversão. O tempo de atraso (retardo) é o período que vai da disposição dos resíduos até o início da geração do metano (início da Fase III). O tempo de conversão é o período que vai da disposição dos resíduos até o final da geração do metano (final da Fase V). Por exemplo, os resíduos de jardins têm os tempos de atraso e conversão menores, enquanto que o couro e o plástico possuem tempos de atraso e conversão maiores.

pH: A faixa de pH ótimo para a maioria das bactérias anaeróbias é 6,7 a 7,5 ou próximo do neutro (McBean et al., 1995). Dentro da faixa ótima de pH, a metanogênese aumenta para uma taxa elevada, de tal modo que a produção de metano é maximizada. Fora da faixa ótima – um pH abaixo de 6 ou acima de 8 – a produção de metano fica estritamente limitada. A maioria dos aterros tende ter ambientes levemente ácidos.

Temperatura: As condições de temperatura de um aterro influenciam os tipos de bactérias predominantes e o nível de produção de gás. A faixa ótima de temperatura para bactérias mesofílicas é de 30 a 35ºC (86 a 95ºF), enquanto que para as bactérias termofílicas é de 45 a 65ºC (113 a 149ºF). As termófilas geralmente produzem altas taxas de geração de gás; contudo, a maior parte dos aterros ocorre na faixa das mesófilas.

As máximas temperaturas do aterro frequentemente são alcançadas dentro de 45 dias após a disposição dos resíduos, como resultado da atividade aeróbia microbiológica. Uma vez desenvolvida as condição anaeróbia, a temperatura do aterro diminui. Grandes flutuações de temperatura são típicas nas camadas superficiais de um aterro, como resultado de mudanças na temperatura de ar ambiente. As temperaturas típicas do gás produzido num aterro variam entre 30 a 60ºC.

Outros fatores: Outros fatores que podem influenciar a taxa de geração de gás são a presença de nutrientes, bactérias, potencial de oxidação-redução, compactação dos resíduos,

dimensões do aterro (área e profundidade), operação do aterro e processamento de resíduos variáveis.

Para Waste Management Paper nº27 (1989), além dos condicionantes citados anteriormente, outros aspectos relacionados com a geometria e operação do aterro e com o ambiente externo à célula também são reportados. A Figura 3 mostra os principais fatores que afetam a geração de gases relacionados com as seguintes classificações: geometria e operação do aterro, características iniciais dos resíduos e do ambiente interno e externo à célula.

O resultado da interação física, química e biológica de todos estes fatores ao longo do processo de degradação dos resíduos é fundamental para definição das diferentes fases de decomposição do lixo e do potencial de geração dos gases no aterro.

Figura 3: Principais fatores intervenientes no processo de geração de gases.

FONTE: MACIEL, 2003.

O potencial de influência de cada fator no favorecimento ou inibição das atividades bacterianas é de grande importância para o entendimento do comportamento da geração de gases nos aterros. A Figura 4 sumariza sobre o referido tema.

Figura 4 – Potencial de influência dos principais parâmetros na geração de gases.

Contrariamente ao exposto na Figura 4, Barlaz (1996), menciona que o pH apresenta um alto potencial de modificação das condições microbióticas, uma vez que alguns tipos de bactérias, como as metanogênicas, são bastante sensíveis às variações de pH. Augenstein; Pacey (1991) também discordam da importância da composição dos resíduos no potencial de geração de biogás, afirmando que a quantidade de fração orgânica é a principal determinante do potencial de geração de gases por volume de resíduo. Ainda em contradição com a Figura 4, Melo (2003)verificou uma alta inibição causada por metais nos processos microbiológicos dos resíduos da Célula nº 4 do Aterro da Muribeca - PE.

Por outro lado, a literatura converge sobre a relevância da umidade na degradação dos resíduos. Segundo Cooper et al. (1992), as taxas de degradação dos resíduos variam bastante com mudanças no teor de umidade. Como exemplo, citam que o tempo de decomposição de resíduos facilmente biodegradáveis aumenta de 3 para 15 anos, modificando-se a condição de umidade de bastante úmido para seco.