Propriedades físicas

2.3.1.1 Composição gravimétrica

As características dos resíduos sólidos são muito variáveis e dependem de muitod fatores, como a situação econômica e aspectos culturais da população (SHARHOLY et al., 2007), as estações do ano, o clima, a geografia da região, os hábitos da população e, até, a legislação ambiental vigente. A grande heterogeneidade desses resíduos e sua variabilidade no tempo e no espaço tornam difícil estabelecer, com precisão, a sua composição em uma determinada região, e, conforme Tchobanoglous et al. (1993), dados antigos devem ser analisados com cautela.

A composição gravimétrica traduz o percentual de cada componente em relação ao peso total da amostra de resíduo analisada. Os componentes mais utilizados na determinação da composição gravimétrica dos resíduos sólidos urbanos encontram-se na Tabela 7. Entretanto, muitos técnicos tendem a simplificar, considerando apenas alguns componentes, tais como papel/papelão, plásticos, vidros, metais, matéria orgânica e outros. Esse tipo de composição simplificada, embora possa ser usado no dimensionamento de uma usina de compostagem e de outras unidades de um sistema de limpeza urbana, não se presta, por exemplo, a um estudo preciso de reciclagem ou de coleta (IBAM, 2001).

Tabela 7: Componentes mais comuns da composição gravimétrica

Matéria orgânica Metal ferroso Borracha

Papel Metal não - ferroso Couro Papelão Alumínio Pano/ trapos Plástico rígido Vidro claro Ossos Plástico maleável Vidro escuro Cerâmica PET Madeira Agregado fino

A Tabela 8 apresenta a variação das composições gravimétricas dos resíduos sólidos urbanos no Brasil e em alguns países, deduzindo-se que a participação da matéria orgânica tende a se reduzir nos países mais desenvolvidos ou industrializados, provavelmente em razão da grande incidência de alimentos semi-preparados disponíveis no mercado consumidor. A Figura 6 mostra dados do Instituto Brasileiro de Administração Municipal relativos à composição gravimétrica média das principais frações constituintes dos resíduos sólidos urbanos no Brasil (IBAM, 2001).

Tabela 8: Composição gravimétrica em alguns países

Composto Brasil (%) Alemanha (%) Holanda (%) EUA (%) Matéria Orgânica 65 61,2 50,3 35,6 Vidro 3 10,4 14,5 8,2 Metal 4 3,8 6,7 8,7 Plástico 3 5,8 6 6,5 Papel/ Papelão 25 18,8 22,5 41

Fonte: Adaptado de Monteiro et al. (2001).

Fonte: Adaptado do IBAM (2001).

2.3.1.2 Massa específica

Assim como o solo, os resíduos acondicionados em aterros se apresentam em três fases físicas (sólida, líquida e gasosa) (ALCÂNTARA, 2007). Desta forma, podem também ser definidas três massas específicas: massa específica aparente (ρ), massa específica aparente seca (ρd) e massa específica da fase sólida (ρs). Os resultados são calculados normalmente em

kg/m3 ou em t/m3.

ρ = Mt/Vt

ρd = Ms/Vt

ρs = Ms/Vs

onde:

Mt = massa total dos resíduos sólidos; Ms = massa da parte sólida seca; Vt = volume total;

Vs = volume de sólidos, descontando os vazios permeáveis.

A massa específica varia conforme cada aterro, sendo difícil a padronização de valores, devido à variabilidade na natureza e composição dos resíduos, métodos de compactação, estado de saturação, grau de compactação, existência ou não de cobertura diária com solo residual ou de empréstimo, condições meteorológicas, umidade e estádio de decomposição dos resíduos aterrados (CALLE, 2007; ALCÂNTARA, 2007).

A Tabela 9 mostra valores citados por Marques (2001 apud CALLE, 2007). Ainda, apesar de não se ter maiores informações a respeito da idade destes resíduos, pode-se observar que resíduos mais novos apresentam menor valor de massa específica, sendo que à medida que os resíduos vão ficando mais velhos, suas respectivas massas específicas aumentam, devido à redução do tamanho das partículas do RSU, causada pelos processos naturais de degradação (IZZO, 2008).

Alguns valores de densidade citados na literatura indicam uma variabilidade bastante ampla, abrangendo uma faixa que vai de 110 kg/m3, para resíduos sem nem uma forma de compactação, até 1700 kg/m3, para resíduos bem compactados, como apresenta a Tabela 10. Landva e Clark (1990 apud CALLE, 2007) calcularam os valores máximos possíveis de ρ, simulando uma combinação mais leve (360 kg/m3) e mais pesada (1640 kg/m3) para uma composição típica de aterros de RSU.

Tabela 9: Massa específica de alguns aterros de RSU

Autor Massa Específica

kN/m3 Compactação

Merz e Stone (1962) 2,2 a 2,7 Não compactado

Sowers (1968) 4,7 a 9,4 Compactado

Schomaker (1972) 2,9 a 8,8 Não compactado a bem compactado

Bromwell (1978) 3,1 a 9,3 Não compactado a bem compactado

Ham et al. (1978) 6,6 Compactado

Sargunan et al. (1986) 5,5 a 6,9 Pouco compactado

Landva e Clark (1986) 6,8 a 16,2 Compactado

Watts e Charles (1990) 5,9 Londres, resíduos in situ compactado

Oweis e Khera (1990) 6,3 a 9,4 Compactado

Galante et al. (1991) 9,9 a 10,9 Compactado

Fassett et al. (1994)

3 Não compactado

5 a 8 Medianamente compactado 9 a 10,5 Compactado

Fonte: Marques (2001 apud CALLE, 2007).

Tabela 10: Massa específica do RSU, segundo alguns autores

Referência Massa Específica

kg/m3 Observações

Tchobanoglous et al. (1993) 178 a 451 Caminhão compactador

Palma (1995) 110 a 220 Sem compactação

Zornberg et al. (1999) 1000 a 1500 Aterro Los Angeles (3m a 55m

de profundidade)

Clark e Landva (1990 apud

CALLE, 2007) 360 a 1640 Composição típica de RSU

Fasset et al. (1994)*

300 a 800 Pouco compactado

500 a 900 Moderadamente compactado 1000 a 1100 Bem compactado

Merz (1962)** 240 a 270 Não compactado

A importância do conhecimento dos valores de densidade não se deve apenas aos aspectos gerenciais de coleta, disposição e comportamento mecânico dos resíduos sólidos em um aterro sanitário, mas também devido ao poder de influenciar no processo de degradação da matéria orgânica. De acordo com Batstone et al. (1989), no momento em que os resíduos não são compactados, possibilitam a entrada de ar em meio a massa de resíduos estabelecendo condições aeróbias. Em resíduos altamente compactados, pode ocorrer grande redução do teor de umidade inibindo a atividade microbiana.

2.3.1.3 Compactação

O processo de compactação na mecânica dos solos visa, através de cargas estáticas ou dinâmicas, reduzir os vazios do solo, aumentando a massa específica aparente e sua resistência. Segundo Alcântara (2007), esta técnica também é empregada para os resíduos sólidos com o objetivo de reduzir os vazios existentes na massa através de operações de espalhamento e passagem de rolos compactadores, normalmente do tipo “pé de carneiro”, sobre as camadas, possibilitando um maior acondicionamento dos resíduos por unidade de volume e desta forma, aumentando a vida útil do aterro sanitário. Ainda, com a utilização destas técnicas, espera-se que estes resíduos compactados apresentem melhores características mecânicas, no que diz respeito à redução dos recalques.

2.3.1.4 Recalques

A Geotecnia Ambiental está relacionada à medição, análise e previsão de recalques nos aterros de resíduos sólidos urbanos, os quais sofrem com reduções volumétricas bastante significativas, devido aos processos de degradação e à alta compressibilidade dos resíduos.

Os resíduos sólidos podem ser formados por materiais naturais ou artificiais de diversas formas e tamanhos e podem apresentar enormes variações nas suas propriedades de deformação, degradabilidade e tenacidade. Desta forma, os mecanismos que governam as deformações em aterros são muito complexos e envolvem aspectos físicos e bioquímicos, o que torna difícil a estimativa dos recalques da massa de resíduos. Mesmo assim, os estudos

nesta área avançam através de proposição de modelos matemáticos cada vez mais complexos que procuram integrar a biodegradação e o comportamento mecânico dos resíduos aterrados (ALCÂNTARA, 2004).

2.3.1.5 Temperatura

Nos processos de biodegradação da matéria orgânica existente nos resíduos sólidos, a temperatura é um parâmetro que implica balanços energéticos e, em geral, dentro de determinados limites, menor temperatura significa menor atividade e menor taxa de conversão do material orgânico através da ação bioquímica de microrganismos (GUNNERSON, 1986, apud JUNQUEIRA, 2000). Segundo Madigam et al. (2002), os microrganismos que normalmente atuam na degradação do material orgânico dos aterros sanitários, mantidos sob condições aeróbias, dependem de uma faixa de temperatura ótima de crescimento, podendo ser agrupados em quatro categorias, conforme apresenta a Figura 7.

Fonte: Madigam et al. (2002).

Figura 7: Classificação dos microrganismos em função da temperatura de crescimento. Mata-Alvarez e Martinez-Virturtia (1986 apud ALCÂNTARA, 2007), que estudaram a cinética de fermentação de RSU em temperaturas de 30o C a 46o C, inferiram que a faixa ótima de operação de aterros sanitários estaria entre 36o C a 38o C e que sob condições ótimas, em apenas um ano, haveria uma redução de cerca de 95 % da matéria orgânica biodegradável.