Resíduos Sólidos. Geotecnia Ambiental 1

Resíduo

• Qualquer matéria que é descartada ou abandonada ao longo de atividades

industriais, comerciais, domésticas ou outras.

Resíduos

peculiariedades • lodos provenientes de sistema de tratamento

d’água

• lodos gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição

• líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgoto ou corpos de água, ou exijam para isso soluções técnica e economicamente inviáveis em face à melhor tecnologia disponível

Periculosidade

• característica apresentada por um resíduo, que, em função das propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas, pode apresentar:

– risco à saúde pública, provocando ou acentuando,

de forma significativa, um aumento de mortalidade ou incidência de doenças; e/ou

características

infecto-contagiosas

• DL₅₀ (oral, ratos) - dose letal para 50% da popu-lação dos ratos testados quando administrados

por via oral

• CL₅₀ (concentração letal 50) - concentração de uma substância que, quando administrada por via respiratória, acarreta a morte de 50% da

população exposta

• DL₅₀ (dérmica, coelhos) - dose letal para 50% da população de coelhos testados quando

classe dos resíduos

• Classe I - perigosos

• Classe II - não-inertes

Classe I -perigosos

• apresentam periculosidade ou uma das seguintes características

– inflamabilidade – corrosividade – reatividade – toxidade

inflamabilidade

• ser líquido e ter ponto de fulgor inferior a 600 C, excetuando-se as soluções aquosas com menos de 24% de álcol em volume

• não ser líquido e ser capaz, sob condições de temperatura e pressão de 250 C e 0,1 MPa,

produzir fogo por fricção, absorção de umidade ou por alterações químicas espontâneas e, quando inflamado, queimar vigoroso e persistentemente,

inflamabilidade

• ser um oxidante definido como substância que pode liberar oxigênio e, como

resultado, estimular a combustão e

aumentar a intensidade do fogo em outro material

corrosividade

• aquoso e apresentar pH inferior ou igual a 2, ou superior ou igual a 12,5

• líquido e corroer o aço (SAE 1020) a uma razão maior que 6,35 mm ao ano, a uma temperatura de 550 C, de acordo com o método NACE (National Association of Corrosion Engineers) TM-01-69 ou

reatividade

• ser normalmente instável e reagir de forma violenta e imediata

• reagir violentamente com a água

• formar misturas potencialmente explosivas com a água

• gerar gases, vapores e fumos tóxicos em

quantidades suficientes para provocar danos à saúde ou ao meio ambiente, quando misturados com água

reatividade

• possuir em sua constituição anions, cianeto ou sulfeto, que possa, por reação, liberar gases, vapores ou fumos tóxicos em quantidade

suficientes para colocar em risco a saúde humana ou o meio ambiente

• ser capaz de produzir reação explosiva ou detonante sob ação de forte estímulo, ação catalítica ou da temperatura em ambientes

reatividade

• ser capaz de produzir, prontamente, reação ou decomposição detonante ou explosiva a 250 C e 0,1 MPa

• ser explosivo, definido como substância

fabricada para produzir um resultado prático, através de explosão ou de efeito pirotécnico, esteja ou não esta substância contida em

toxidade

• possuir quando testado, uma DL₅₀, oral para ratos menor que 50 mg/kg ou CL₅₀, inalação para ratos menor que 2 mg/L ou uma DL₅₀, dérmica para coelhos menor que 200 mg/kg

• quando o extrato obtido de uma amostra contiver qualquer um dos contaminantes em concentração superiores aos valores constantes na listagem 7 (anexo G) da NBR 10.004 (arsênio, bário,

cádmio, chumbo, cromo, fluoreto, mercúrio, prata, selênio, aldrin, clordano, DDT, dieldrin,

toxidade

• possuir uma ou mais substâncias constantes na listagem 4 (anexo D) e apresentar

periculosidade

– alcatrão de carvão, aldrin, anilinam benzeno,

cádmio, cianeto, clorofórmio, cresoto, DDT,

endrin, éter clorometilmetílico, fenol, flúor, gás-mostarda, mercúrio, naftaleno, nicotina,

nitroglicerina, piridina, prata, sacarina, tolueno, etc.

toxidade

avaliação da periculosidade

• natureza da toxidez apresentada pelo resíduo

• concentração do constituinte no resíduo • potencial que o constituinte, ou qualquer

produto tóxico de sua degradação, tem de migrar do resíduo para o ambiente, sob condições impróprias de manuseio

toxidade

avaliação da periculosidade

• persistência que o constituinte ou qualquer produto tóxico de sua degradação

• potencial que o constituinte ou de qualquer produto tóxico de sua degradação, tem de se degradar em constituintes não perigosos,

considerando a velocidade de degradação • extensão que o constituinte, ou qualquer

produto tóxico de sua degradação, é capaz de bioacumulação no sistema

toxidade (cont.)

• constituído por restos de embalagens

contaminadas com substâncias da listagem 5 (substâncias agudamente tóxicas)

• resíduos de derramamento ou produtos fora de especificação de qualquer substância

constantes nas listagens 5 e 6 (substâncias tóxicas)

patogenecidade

• um resíduo é caracterizado como

patogênico se uma amostra representativa dele contiver microorganismos ou se suas toxinas forem capazes de produzir doenças • não se incluem nesse item os resíduos

sólidos domiciliares e aqueles gerados em estações de tratamento de esgotos

Classe II não-inerte

• são aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos classe I

(perigosos) ou de resíduos classe III (inertes)

• podem ter propriedades como combustibili-dade, biodegrabilidade ou solubilidade em água

Classe III inerte

• são os resíduos que, quando amostrados de forma representativa e submetidos a um contato estático ou dinâmico com água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente, não tiverem nenhum de

seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se os padrões de aspecto, cor,

Classe III inerte

Rejeitos da Mineração

• Minério: rocha que contém um mineral valioso que pode ser explorado

economicamente;

• Mineração: lavra + beneficiamento. • Lavra: retirada do minério da jazida • Beneficiamento: preparar

granulometricamente, concentrar ou purificar minérios

Rejeitos da Mineração

• Estéreis: resíduo da lavra

Características e propriedades

geotécnicas

• Dependem do tipo de minério e do processo de beneficiamento

DISPOSIÇÃO DE REJEITOS

• REJEITOS FINOS: Barragens convencionais, núcleos argilosos

• REJEITOS GRANULARES: barragens alteadas com os próprios rejeitos

É o mais antigo, simples e econômico método de construção de barragens.

É o mais dispendioso, porém mais seguro

DISPOSIÇÃO DE REJEITOS

Características e propriedades

geotécnicas

• Transporte e disposição • Caminhões: pasta

• Tubulações: fluidos

• Características dependem da deposição: floculação, sedimentação e adensamento

• Floculação: partículas aumentam de tamanho

• Sedimentação: partículas sedimentam no fundo do reservatório

• Adensamento: partículas depositadas transmitem tensões

TIPOS DE REJEITOS

• Em função do tipo de minério e do tratamento utilizado, os rejeitos podem variar de materiais arenosos não plásticos (rejeitos granulares) até solos de granulometria fina e alta plasticidade (lamas). Rejeitos Granulares Areias finas e médias ↑Permeabilidade ↑ Resistência ao Cisalhamento ↓Compressibilidade Lamas Siltes e Argilas ↑Plasticidade ↑ Compressibilidade Difícil Sedimentação

PROBLEMAS E ACIDENTES

• ESTABILIDADE

• VIDA ÚTIL DE BARRAGENS • GALGAMENTO

• FUNDAÇÃO

• EROSÃO: Rejeitos granulares finos - sílica

• LIQUEFAÇÃO: Rejeitos granulares finos – saturados, dilatância, ausência de coesão

Liquefação

• Rejeitos arenosos ou siltosos quando dispostos

hidraulicamente de forma inadequada em barragens alteadas para montante, tendem a formar camadas com baixas

densidades, que apresentam suscetibilidade ao fenômeno “fluxo por liquefação”.

• Liquefação: definido como um fenômeno gerado pelos

acréscimos rápidos de poropressões em materiais granulares e/ou finos com baixa coesão, fofos e saturados, não passíveis de dissipação imediata, que implicam em súbita redução da tensão efetiva, caracterizando uma queda substancial na resistência ao cisalhamento.

Drenagem Ácida

• A Drenagem Ácida de Minas (DAM) é resultante da oxidação natural de minerais sulfetados que ocorre quando no processo de mineração estes são expostos ao ar ou a água. A DAM caracteriza-se por ser um efluente de elevada acidez e altas concentrações de ânions sulfato de metais principalmente sulfato de alumínio, de cobre, de ferro, de magnésio, de manganês e de zinco) e compostos orgânicos.

• Esse efluente é considerado como um dos problemas ambientais mais preocupantes para as agências

fiscalizadoras do meio ambiente e para as

mineradoras, pois acarreta conseqüências irreversíveis ao meio ambiente, tais como: contaminação do solo e de corpos hídricos, erosão, assoreamento de águas superficiais, além de redução da biodiversidade dos ecossistemas aquáticos e terrestres.

PARÂMETROS DE PROJETO

• Determinação e avaliação de parâmetros de projeto para análise de estabilidade de minas a céu aberto, minas subterrâneas e barragens / pilhas de rejeitos;

• Estudo e avaliação de características de compressibilidade e resistência de rejeitos depositados sob forma de lama;

• Avaliação de parâmetros para o estudo de efeitos de infiltração de efluentes de mineração em solos e rochas;

• Obtenção de parâmetros de projeto para avaliação de possíveis vazamentos em reservatórios e outras análises de percolação.

OPERAÇÃO E CONTROLE

• Caracterização:

– Dispersão de índice de vazios, densidade, permeabilidade e resistência; – Lançamento de polpa: floculação, sedimentação, adensamento;

– Segregação hidráulica;

– Alta variabilidade das propriedades > tratamento estatístico; • Monitoramento geotécnico:

– Evolução de poro-pressão na fundação, dique inicial e no maciço alteado;

– Pressões e recalques na galeria de fundo; – Vazão dos drenos da fundação;

Resíduos da Construção Civil

• Resíduos da Construção e Demolição (RSD)

• CONAMA 307 (2002): materiais provenientes de

construções, reformas, reparos e demolições da construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de

terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e

compensados, forros, argamassas, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica e etc. e são comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha.

Resíduos de Construção Civil

• 13% a 67% dos RSU´s

• Geração per capita no Brasil 500 kg (hab./ano) (Curitiba: 2.467 t/dia)

• Resíduos sólidos inertes: grandes volumes e a disposição irregular

• Não podem ser dispostos em aterros sanitários

Resíduos da Construção Civil

• 80% pode ser reciclado: agregado, base e sub-base de pavimentos.

• Madeiras, embalagens e gesso: não são recicláveis.

Reciclagem RCD

• Concentração: separação dos componentes • Britagem ou moagem

• Peneiramento

• Transporte, secagem e homogeneização • Grande variação das características!

Base e sub-base

• Centrais de reciclagem para obras de pavimentação

• NBR 15.115 – Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil – execução de camadas de pavimentação – Procedimentos (2004)

• NBR 15.116 – Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil – utilização em

pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural – Requisitos (2004).

Produção de Lodo de ETA

Tipo de Manancial Produção de resíduos (g de sólidos

secos por m³ de água tratada)

Reservatórios de boa qualidade 12 – 18 Reservatórios de qualidade média 18 – 30 Rios com qualidade média 24 – 36 Reservatórios de qualidade ruim 30 – 42 Rios de qualidade ruim 42 – 54

Incorporação em Blocos

cerâmicos

Resíduos Sólidos Urbanos

• São aqueles gerados nas residências, nos estabelecimentos comerciais, nos

logradouros públicos e nas diversas atividades desenvolvidas nas cidades,

incluindo os resíduos de varrição de ruas e praças.

Projeto e operação dos aterros

sanitários

• Comportamento mecânico, hidráulico e bioquímico da massa de resíduos

• RSU – nova unidade geotécnica, conceitos da mecânica dos solos, incorporando

peculiaridades do material quando necessário

Características RSU

Componente Características

Resíduos alimentares Muito úmido, putrescível, rapidamente degradável, compressível

Papel, trapos Seco a úmido, compressível, degradável, inflamável Resíduos de jardinagem Úmido, putrescível, degradável, inflamável

Plástico Seco, compressível, pouco degradável, inflamável Metais ocos Seco, corrosível, pode ser amassado

Metais maciços Seco, fracamente corrosível, rígido

Borracha Seco, inflamável, compressível, não pode ser amassado, pouco degradável

Vidro Seco, pode ser esmagado, pouco degradável

Madeiras, espumas Seco, pode ser amassado, compressível, degradável, inflamável

Entulho de construção Úmido, pode ser amassado, erodível, pouco degradável Cinzas, pó Úmido, possui características de solo, compressível, pode

Classificação morfológica RSU

Dimensão Características Forma

0 Grãos (diâmetro < 8 mm)

1 Fibras

2 Folhas, objetos planos

Teor de Umidade

Componente Teor de Umidade (%)

Metais 19,6 Papel 74,8 Vidro 5,9 Plástico 41,5 Borracha 24,5 Têxteis 55,0 Pedra 12,6 Madeira 69,8 Matéria putrescível 47,0 Velocidade de degradação

Desenvolvimento de pressões neutras Recalques

Peso Específico

Fonte Peso Específico (kN/m³)

Benvenuto e Cunha (1991) Condição drenada:10

Condição não drenada: 13 Santos e Presa (1995) Resíduos recém lançados: 7

Após a ocorrência de recalques: 10 Kaimoto e Cepollina (1996) Resíduos novos, não decompostos e

pouco compactos: 5 a 7

Após compactação e ocorrência de recalques: 9 a 13

Mahler e Iturri (1998) 10,5 (seção com 10 meses de alteamento)

Abreu (2000) Resíduos soltos: 1,5 a 3,5

Geração de chorume e gases

• Degradação

– Aeróbica: poucas horas a um semana – geração de gás carbônico, água e calor (60º.C). 5 a 10% da matéria

– Anaeróbica ácida: 1 a seis meses – gás carbônico e ácidos orgânicos. 15 a 20% da matéria

– Metanogênica acelerada: 3 meses a 3 anos – gás metano

– Metanogênica desacelerada: até 40 anos – gás metano. 50 a 70% da matéria

Estimativa de geração de metano

• Aproveitamento energético

• Comercialização dos créditos de carbono • Biogás = metano + gás carbônico

• Vários modelos matemáticos • Banco Mundial (2003):

– QCH4 = k.L0.mi.e-kt

– k-constante de velocidade de geração de metano – L0-potencial de geração de metano

Estimativa de geração de chorume

• Chorume é o efluente da massa de resíduos resultante da percolação de águas de

precipitação e da própria decomposição dos resíduos

• Dimensionamento dos sistemas de coleta e tratamento de chorume e para a análise da estabilidade do maciço sanitário

Estimativa da geração de chorume

• Estimada por modelos que calculam o balanço hídrico a partir de dados climatológicos locais e das propriedades hidráulicas das camadas de cobertura do aterro sanitário e da massa de

resíduos

Permeabilidade

• Eficiência do sistema de drenagem

• Baixas permeabilidades: formações de

bolsões de gás e chorume, desenvolvimento de pressões neutras