RECALQUES E DECOMPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA EM
ATERROS DE RESÍDUOS SÓLIDOS NA REGIÃO
METROPOLITANA DO RECIFE
José Fernando Thomé Jucá(1)
Professor do Departamento de Engenharia Civil da UFPE. Doutor pela Universidad Politécnica de Madrid. Coordenador do Projeto de Geotecnia Ambiental Aplicada a Resíduos Sólidos (PADCT/FINEP). Secretário Executivo do Comitê Nacional de Resíduos Sólidos da ABES.
Maria Odete Holanda Mariano
Mestranda em Engenharia Civil (Geotecnia) pela UFPE. Especialista em Geotecnia pelo Centro de Estudos e Experimentações de Obras Públicas (Madrid). Aperfeiçoamento em pesquisa no Projeto de
Monitoramento Ambiental do Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca. Engenheira do Instituto Tecnológico do Estado de Pernambuco (ITEP).
Vera Lúcia Alves de Melo
Mestranda em Engenharia Civil (Geotecnia) pela UFPE. Aperfeiçoamento em pesquisa no Projeto de Monitoramento Ambiental do Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca. Engenheira do Projeto de Monitoramento Ambiental do Aterro de Resíduos Sólidos de Aguazinha.
Endereço(1): Rua José Nunes da Cunha, 678 apto. 1101 Piedade Jaboatão dos Guararapes
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RESUMO
O objetivo deste trabalho é a análise dos recalques devido à decomposição da matéria orgânica e à dissipação de pressões neutras de gases e líquidos em aterros da Região Metropolitana do Recife. Realiza-se o acompanhamento do recalque in situ através da instalação de placas de recalque distribuídas diretamente sobre o lixo e as leituras são realizadas por nivelamento geométrico de precisão utilizando-se uma referência de nível situada em uma área próxima às células. Paralelamente ao monitoramento dos recalques, foram obtidas amostras de resíduos sólidos de sondagens à percussão (SPT), para realização de ensaios em laboratório para determinação do teor de sólidos voláteis, avaliando desta forma o estado atual de decomposição do material disposto.
A técnica de confinamento de Resíduos Sólidos Urbanos em aterros celulares está sendo realizada nos aterros da Muribeca (Recife-PE) e Aguazinha (Olinda-PE) e o projeto de recuperação executado nestas áreas visa minimizar o impacto ambiental causado pelo uso inadequado do local, bem como aumentar a vida útil dos aterros.
INTRODUÇÃO
O uso de áreas destinadas para disposição final de resíduos causam impactos ambientais que podem ser minimizados através de uma correta operação e técnica de tratamento eficiente. Dados do IBGE (1991) indicam que cerca de 76 % dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) produzidos no Brasil são dispostos em lixões e apenas 24 % recebem tratamento adequado. Em todo o país estima-se a existência de 5.000 lixões em operação, recebendo uma carga diária de 249.014 toneladas, sem qualquer tipo de controle. Dentre as técnicas existentes para o tratamento dos RSU, o aterro controlado é o método mais utilizado, devido ao seu baixo custo se comparado a outras técnicas (ex: incineração) e da facilidade de controle ambiental das suas características técnicas.
A técnica de confinamento de RSU em aterros celulares está sendo realizada na Região Metropolitana do Recife, nos aterros da Muribeca (Recife-PE) e Aguazinha (Olinda-PE), dividindo estes depósitos de resíduos em células, através de critérios de engenharia ambiental e procedimentos operacionais específicos para posterior tratamento através da biorremediação. Esta técnica prevê a inoculação, nas células, de uma população microbiana propagada externamente, com a intenção de acelerar o processo de degradação anaeróbia que já existe.
O presente trabalho contém estudos para determinação dos recalques e análise da decomposição da matéria orgânica realizados nos referidos aterros, onde iniciou-se em datas diferentes o processo de remediação da área, para transformação dos lixões em aterros controlados. Neste sentido, estão sendo monitoradas duas células de cada aterro, com a finalidade de acompanhar a eficiência do tratamento que será realizado para acelerar o processo de degradação dos resíduos confinados nas células.
O mecanismo de recalques é complexo, sendo causado por processos físicos, químicos e biológicos e em aterros de resíduos sólidos ocorrem devido à decomposição da matéria orgânica e dissipação das poro-pressões de líquidos e gases, bem como devido à adição de novas camadas de lixo ou cobertura de solo.
CARACTERÍSTICAS DAS ÁREAS
Aterro da Muribeca
Aterro de Aguazinha
O aterro de Aguazinha está situado no Município de Olinda, na zona norte da RMR. Recebe uma carga diária de 370 toneladas e corresponde ao segundo maior aterro do Estado de Pernambuco em operação, atendendo apenas ao município de Olinda. Possui uma área de 17 hectares e funciona como depósito de lixo desde 1986. O processo de transformação da área em aterro controlado consiste na construção de 04 células e foi iniciado em 1998. A espessura da camada de lixo varia de 4,00m a 18,50m. A técnica de tratamento neste aterro também será a biorremediação e será implantada em apenas 01 célula. Até o momento estão sendo analisadas microbiologicamente e processadas amostras de chorume do referido aterro, em laboratório, com a finalidade de estabelecer um inóculo para acelerar o processo de decomposição.
ESTUDO DOS RECALQUES
Os aterros de resíduos sólidos (ARS) sofrem grandes recalques, podendo chegar a ordem de 30% de sua altura inicial (Sowers, 1973). No entanto, recalques totais na ordem de 25% a 50% da altura inicial são também citados por Wall & Zeis (1995) e Gandolla et al (1996). Com isto, o seu volume diminui e sua capacidade de armazenamento aumenta. Segundo Manassero & Bouazza (1996) a magnitude do recalque é afetada por vários fatores destacando-se densidade e índice de vazios inicial; grau de compactação; composição; idade; teor de matéria orgânica; altura; nível de chorume; sistema de drenagem de líquidos e gases e fatores ambientais. A idade e composição (Figura 1) do aterro são de fundamental importância para a avaliação de seu potencial de recalque, podendo-se afirmar que aterros mais antigos possuem um menor potencial de recalque que os aterros mais recentes.
Segundo Edil et al, 1990, os recalques diminuem com o tempo e aumentam com a profundidade, onde as mudanças ambientais podem causar um aumento ou diminuição da velocidade de decomposição, devido as reações químicas e biológicas que ocorrem no interior do aterro.
Figura 1: Composição gravimétrica dos aterros de Muribeca e Aguazinha. M et a l 2% V idr o 2% Ou t ro s 13% Pap e l 15 % P lást ico 8% M a t ér ia O rg â nic a 60 % Matéria Orgânica 52% Vidro 5% Plástico 12% Outros 9% Metais 3% Papel/Papelão 19% RESULTADOS Aterro da Muribeca
Inicialmente, foram instaladas 10 placas de recalques na Célula 2, no mês de outubro de 1997 e na Célula 1, no mês de julho de 1998. Na Célula 2, as placas foram assentadas em uma camada de aproximadamente 30 cm de solo, enquanto que na Célula 1, as mesmas foram assentadas diretamente sobre o lixo.
Figura 2: Croquis das Células 1 e 2.
Célula 1 Célula 2
A medição dos recalques na Célula 1 ocorreu durante 154 dias e variou de 41mm a 294mm, com o máximo na extremidade onde existe uma camada de 3 metros de lixo recente (colocado em maio de 1998). A deformação específica (relação entre o recalque medido e a altura inicial de lixo) variou de 0,19% a 1,25% (Figura 3). Os altos valores dos recalques iniciais são atribuídos a aplicação da camada de cobertura sobre todas as placas instaladas.
lixo recente) é que o recalque possui uma maior magnitude, confirmando o fato que camadas mais recentes, isto é, com um maior teor de matéria orgânica, os recalques são maiores e vão diminuindo com o tempo, devido a redução de matéria orgânica do meio. O coeficiente de compressibilidade variou entre 0,01 e 0,08.
Este fato também é reforçado pelos baixos teores de sólidos voláteis, os quais indicam que a atividade microbiológica está em seu final e que a célula se encontra próxima de se tornar inerte e estável. As altas concentrações de metano (aproximadamente 60%) medidas nos drenos de gases e nos pontos de inoculação, servem de base para esta afirmativa.
Figura 3: Deformação específica na Célula 1.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 0 14 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 168 Tempo (dias) ∆∆∆∆ H/H (%)
Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4
Placa 5 Placa 6 Placa 7 Placa 8
Placa 9 Placa 10
Início da Inoculação
Figura 4: Deformação específica na Célula 2.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 60 120 180 240 300 360 420 480 Tempo (dias) ∆∆∆∆ H/H (%)
Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4 Placa 5 Placa 6 Placa 7 Placa 8 Placa 9 Placa 10 Placa 11 Placa 12
recalques PL1, PL2, Pl3 e PL4, possuam valores muito maiores que as restantes. A medição dos recalques na Célula 2, ocorreu durante 420 dias e os recalques variaram de 97mm a 680mm, com o máximo na extremidade onde inicialmente o talude foi cortado para a execução de uma via de acesso para a Célula 3. A deformação específica (relação entre o recalque medido e a altura inicial do aterro) variou entre 0,47% e 3,55%.(Figura 4). O coeficiente de compressibilidade variou entre 0.06 e 0,49.
Aterro de Aguazinha
O acompanhamento dos recalques é realizado nas Células 1 e 4 através da instalação de seis placas de recalque, diretamente sobre o lixo (Figura 5).
Os recalques medidos são referentes à decomposição dos resíduos ao longo do tempo e dissipação da poro pressão, pois os recalques imediatos, provocados pela sobrecarga referente à camada de argila compactada para cobertura final do aterro, não foram medidos, pelo fato das placas de recalque terem sido instaladas posteriormente à execução da cobertura.
Figura 5: Croquis das Células 1 e 4.
CÉLULA 1 CÉLULA 4
A maior intensidade de recalque é esperada para as placas instaladas em uma maior espessura de lixo. Na Célula 1, este comportamento se verifica para as placas 5, 1 e 4, que apresentam recalques na ordem de 287mm, 265mm e 241mm, respectivamente e estão instaladas em uma altura inicial de lixo de 15m. A menor intensidade ocorre para a placa 6, medindo 115mm. A deformação específica variou de 1,25% a 1,91% (Figura 6). O coeficiente de compressibilidade variou entre 0.06 e 0,10.
Figura 6: Deformação específica na Célula 1. & & && &&& & && && &&&&&&&&& &&&&&& &&&&&&&&&&& ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 H/H (%) 0 21 42 63 84 105 126 147 168 189 210 231 252 273 Tempo (dias) PL-1 PL-2 PL-3 PL-4 PL-5 PL-6 ( ∋ , ! ∗ &
∆∆∆∆
Figura 7: Deformação específica na Célula 4. & & && &&&& & & & &&
&&&&&&&&&& & &&&& &&&&&&& ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ∋ ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5
H/H (%)
0 21 42 63 84 105 126 147 168 189 210 231 252 273Tempo (dias)
PL-1 PL-2 PL-3 PL-4 PL-5 PL-6 ( ∋ , ! ∗ &∆∆∆∆
TEOR DE SÓLIDOS VOLÁTEIS
O teor de matéria orgânica presente em um ARS é de fundamental importância para o acompanhamento do processo de decomposição do resíduo, bem como auxilia na avaliação da magnitude do recalque (já que este também é função do grau de decomposição no qual o aterro se encontra).
Segundo Mcbean et al (1995), citado por Simões & Pereira Campos (1998), as variações de umidade, idade e composição dos resíduos são de grande importância na identificação do grau e taxa de decomposição dos resíduos, que por sua vez, terão influência direta na diminuição do volume dos aterros, ou seja, nos recalques.
Aterro da Muribeca
As amostras de sólidos analisadas foram retiradas dos furos de sondagens executados nas Células 1 e 2 do Aterro da Muribeca.
A Figura 8 apresenta os valores obtidos para o teor de sólidos voláteis.
Figura 8: Teor de sólidos voláteis no Aterro da Muribeca.
CÉLULA 1 CÉLULA 2 , , , , , , , , , , , , , , 0 2 4 6 8 10 12 14 PROFUNDIDADE (m) 0 10 20 30 40 50 (%) LIXO , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,,,, ,,,,, , , , ,,,,,, , 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 PROFUNDIDADE (m) 0 5 10 15 20 25 30 35 (%) LIXO SOLO
Na Célula 1 os valores de teor de sólidos voláteis variaram de 4,75% a 35,92%, onde apresentaram uma faixa média de 15% e na Célula 2 a variação do teor de sólidos voláteis é de 5,93 a 30,26%. Os valores de teor de sólidos voláteis se apresentam em uma faixa média de 15%, porém nos furos 4 e 5, a média ainda é mais baixa, com um valor de 11,50 e 9,72%.
Observou-se que em geral, o teor de sólidos voláteis diminui com a profundidade, porém não apresentam um comportamento lógico. Em todos os casos, ocorre o aumento do teor de umidade com o aumento do teor de sólidos voláteis.
Aterro de Aguazinha
O teor de sólidos voláteis foram obtidos das amostras retiradas das sondagens realizadas na Célula 1 (SPT 1) e na Célula 4 (SPT 3). Os valores obtidos nestes ensaios são baixos, podendo estar relacionados com a longa exposição dos resíduos antes da camada de cobertura final do aterro, reduzindo assim a umidade, devido ao clima da região ou pode estar relacionado à idade dos resíduos depositados (lixo velho).
Figura 9: Teor de sólidos voláteis no Aterro de Aguazinha.
CÉLULA 1 CÉLULA 4 , , , , , , , , , , , , , , , , , ,,, 0 2 4 6 8 10 12 14 16 PROFUNDIDADE (m) 0 5 10 15 20 25 (%) LIXO SOLO , , , ,, , , , ,, , , , , , , , , ,, , , , ,, 0 5 10 15 20 25 PROFUNDIDADE (m) 0 5 10 15 20 25 (%) LIXO SOLO
Os baixos valores de sólidos voláteis (média de 15% na Célula 1 e 12% na Célula 4) podem indicar que não ocorrem processos microbiológicos, sendo este fato atribuído à idade do lixo.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os recalques medidos, tanto no aterro da Muribeca quanto no aterro de Aguazinha são devidos ao processo de decomposição da matéria orgânica e ao alívio de poro-pressões dos líquidos e gases, onde a maior intensidade é medida para as placas instaladas na maior espessura de lixo.
aos valores encontrados na literatura (Sowers, 1973 e Wall & Zeis, 1995), que afirmam que os recalques podem chegar a uma ordem de 25% a 50% da altura inicial, os valores medidos nos aterros de Muribeca e Aguazinha não estão nesta faixa. Os baixos valores encontrados para os referidos aterros podem estar atribuídos ao fato destas áreas terem sido lixões até 1994 (Muribeca) e 1997 (Aguazinha), tendo os resíduos expostos por um longo período sem medição dos recalques. Observa-se com os valores de recalques medidos e devido ao baixo teor de matéria orgânica presente no meio, que os dois aterros estão na fase metanogênica. Os baixos valores de temperatura, umidade e alto teor de metano confirmam este fato e os recalques apesar de serem cada vez menores, podem durar anos e até décadas para sua estabilização.
Os dados de recalques obtidos depois da inoculação de bactérias na Célula 1 do aterro da Muribeca ainda são insuficientes para afirmar que o aumento nestes resultados se deve apenas ao processo de biorremediação.
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