impacto ambiental dum aterro sanitário de rsu

“IMPACTO AMBIENTAL DE UM ATERRO SANITÁRIO”

Fernando J.M. Antunes Pereira

Professor Catedrático

Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal

antunes@dao.ua.pt

OBJECTIVO

• Revisão crítica de métodos quantitativos para avaliação

dos impactos dum aterro sanitário no ambiente e na saúde pública, com utilidade para os decisores

• Métodos analisados: – ACV (Avaliação do Ciclo de Vida)– AR (Análise de Risco)– EE (Estudos Epidemiológicos)– ACB (Análise Custos Benefícios) de externalidades– Modelos de Emissões

Analizaremos sucessivamente:

1-Constituição dum aterro

2-Emissões

3-Tipos de impacto

4-ACV (Avaliação de Ciclo de Vida)

´ 5-ACB (Análise Custo Benefício)

6-AR (Avaliação de Risco)

7-EE (Estudos Epidemiológicos)

8-Modelos de Emissões

1-CONSTITUIÇÃO DUM ATERRO SANITÁRIO

2-EMISSÕES DUM ATERRO

• Uma vez colocados em aterro os resíduos sofrem um conjunto de transformações físicas, químicas e biológicas (fermentativas)

• Originam-se essencialmente dois tipos de emissões:

• Biogás

• Lixiviados

2-EMISSÕES DUM ATERRO

3-TIPOS DE IMPACTO

4-AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA (ACV)

• Consiste na inventariação e sistematização dos impactos ambientais dum sistema (processo, produto) ao longo de todo o seu ciclo de vida (“from craddle to grave”)

• O ciclo de vida inclui todos os estados consecutivos e interligados do sistema, desde a extracção e transformação de matérias primas e recursos energéticos, até à deposição final no ambiente

• Os impactos são calculados a partir das emissões para atmosfera, água e solo através da “fronteira” do sistema

“Fronteira” de ACV para um aterro sanitário

EMISSÕES ESPECÍFICAS: gases de aterro e de combustão

(White et al., 1996)

Composição gasosa

Parâmetro

Gás de aterro

(mg/m3N)

Gases de combustão(*)

(mg/m3N

de gás queimado)

Partículas 4,3 CO 12,5 800 CO2 883 930 1 964 290 CH4 392 860 0 NOx 100 N2O SOx 25 HCl 65 12 HF 13 0,021 H2S 200 0,33 HC (hidrocarbonetos) 2 000 60 HC (clorados) 35 10 Dioxinas, Furanos (I-TEQ) 8,0E-7 NH3 As Cd 5,6E-3 9,4E-6 Cr 6,6E-4 1,1E-6 Cu Pb 5,1E-3 8,5E-6 Hg 4,1E-5 6,9E-8 Ni Zn 7,5E-2 1,3E-4 (*) De tocha, ou de motor de combustão interna

Componentes de RSU Resíduos de tratamento

Parâmetro Papel Vidro Metal Plástico Têxteis Orgânicos Outros Composto Escórias Cinzas Biogás (m3N/ton*) 250 0 0 0 250 250 0 100 0 0 Lixiviado (m3/ton*) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Composição do lixiviado (g/m3):

BOD 3167 0 0 0 3167 3167 0 1900 24 24 COD 6000 0 0 0 6000 6000 0 3800 48 48 SS 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Orgânicos totais 2 2 2 2 2 2 2 0,39 0,021 0,021 AOX 2 2 2 2 2 2 2 0,86 0,011 0,011 Hidrocarbonetos clorados 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 0,18 0,01 0,01 Dioxinas/Furanos (ITEQ) 3,2E-7 3,2E-7 3,2E-7 3,2E-7 3,2E-7 3,2E-7 3,2E-7 1,6E-7 3,2E-9 3,2E-7 Fenol 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,1 0,005 0,005 Amónia 210 210 210 210 210 210 210 10 0,06 0,06 Metais (total) 96,1 96,1 96,1 96,1 96,1 96,1 96,1 1,37 0,21 0,21 As 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,007 0,001 0,001 Cd 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,001 0,0002 0,0002 Cr 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,05 0,011 0,011 Cu 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,044 0,06 0,06 Pb 0,063 0,063 0,063 0,063 0,063 0,063 0,063 0,12 0,001 0,001 Hg 0,0006 0 0 0,0006 0,0006 0,0006 0 2E-5 0,001 0,001 Ni 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,12 0,0075 0,0075 Zn 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 0,3 0,03 0,03 Cloretos 590 590 590 590 590 590 590 95 75 75 Fluoretos 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,14 0,44 0,44

Resíduo sólido do tratamento de lixiviado (Kg/m3 tratado)

15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

* Ton de cada componente

EMISSÕES ESPECÍFICAS: lixiviados (White et al., 1996)

CATEGORIAS DE IMPACTO:

•ADP (Abiotic Depletion Potential) - DEPLEÇÃO ABIÓTICA•EDP (Energy Depletion Potencial): - DEPLEÇÃO DE ENERGIA•GWP (Global Warming Potencial): - AQUECIMENTO GLOBAL•POCP (Photochemical Oxidant Formation Potencial): Formação de OXIDANTE FOTOQUÍMICOS •AP (Acidification Potencial): - ACIDIFICAÇÃO•HT (Human Toxicity): - TOXICIDADE HUMANA•ECA (Ecotoxicity, Aquatic): - ECOTOXICIDADE AQUÁTICA•NP (Nutrification Potencial): - EUTROFIZAÇÃO•ODP (Ozone Depletion Potencial): - DEPLEÇÃO DE OZONO (estratosférico)

>Ver Normas ISO 14 040

4-AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA (ACV)POR SUBSTÂNCIA:

EMISSÕES GLOBAIS:

(30 anos)

-Consumo de energia: 0,6 dm3(gasóleo)/m3 de aterro

-Produção de lixiviados: 0,150 m3 / ton RS btq

-Emissões gasosas: 150 m3N (biogás)/ton RS btq

-Electricidade produzida: 260 kWh(e)/ton RSUbtq

(White et al., 1996)

ESTUDOS DE ACV REALIZADOS SOBRE ATERROS:

• Denison (1996)

• Camobreco (1999)

• Tsilyanis (1999)

• Finnveden (2000)

5-AVALIAÇÃO DE RISCO (AR)

Risco: probabilidade de ocorrência de um dano como resultado duma acção.

Exemplo

Concentração limite de benzo–-pireno na água para protecção contra cancro = 2 10-4 g/m3: um adulto em 1 milhão contrairá cancro, se exposto toda a vida (70 anos) a essa concentração.

>>>>>Valores de risco aceitáveis: se menores que 10 -6

FASES DE UM ESTUDO DE AR:

• A-Identificação do tipo de risco (tipos de poluentes)

• B-Avaliação da relação dose/resposta (para cada poluente)

• C-Avaliação da exposição (trajectória do poluente desde a fonte ao receptor; vias inalação, ingestão, dérmica

• D-Caracterização do risco (comparação do valor de exposição com vários cenários de dose/resposta, para cálculo dos riscos)

A-IDENTIFICAÇÃO DO TIPO DE RISCO:

Bases de dados de risco químico/toxicológico (USEPA):

IRIS (Integrated Risk Information System)

http://www.epa.gov/iris

ATDSR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry)

http://www.atdsr.cdc.gov

B-AVALIAÇÃO DOSE/RESPOSTA:

• Dados toxicológicos variam consoante base considerada

• Nem sempre se encontram dados para todos os poluentes de interesse

• Número muito grande de poluentes nas emissões de aterro, e dificuldade em fazer uma triagem para considerar os mais relevantes para cada estudo

C-AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO: Elementos na modelização

C-AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO: elementos na modelização

D-CARACTERIZAÇÃO DO RISCO:

• Utilização de modelos probabilísticos para a mobilização dos gases e lixiviados: algoritmo de Simulação de Monte Carlo

• Modelização da dispersão atmosférica: GasSim, IWAIR (modelos Gaussianos: gases, vapores, partículas)

• Modelização do escoamento na geosfera (lixiviado): LandSim, IWEM

• Existem poucos estudos de AR específicamente para aterros sanitários

• Foram encontrados na literatura: LQM (1998), UKEA (1997), LQM (1998), UKEA (1997), Eduljee (1998), Birmingham et al. (1999).

• Numa publicação recente a OMS establece o protocolo standard para realização de estudos de AR (WHO, 2000)

• Índice de Risco (HI) para trabalhadores locais num aterro durante a fase activa (Eduljee, 1998)

•Valores de HI > 1 correspondem a percentil >95% no algoritmo de Simulação de Monte Carlo (risco elevado)

ailyIntakeTolerableDTDI

lyExposureAverageDaiADExHazardIndeHI

rário

itoriz

ação

Avaliação de risco: "on-site", e em fase activa

Ingestão

Dérmico

Inalação

• Índice de Risco (HI) para trabalhadores locais num aterro após o encerramento (Eduljee, 1998)

zaçã

TOTAL00,020,040,06

0,080,1

Avaliação de risco: "on-site", fase de encerramento

Ingestão

Dérmico

Inalação

• Índice de Risco (HI) para residentes vizinhos dum aterro durante a fase activa (Eduljee, 1998)

ação

Adulto

00,010,020,030,040,050,060,07

Avaliação de risco: "off-site" (residentes), em fase activa

Adulto Criança

• Índice de Risco (HI) para residentes vizinhos dum aterro após encerramento (Eduljee, 1998)

Ingestã

Avaliação de risco: "off-site" (residentes), fase encerramento

Adulto Criança

6-ESTUDOS EPIDEMIOLÓGICOS (EE)

• Estudo epidemiológico: realização de testes de hipóteses para verificação de correlação entre factores ambientais e alterações na saúde

Exemplo

Prevalência (ou incidência) de cancro por exposição adulta a 2,3,7,8-PCDD/Fs de poluição atmosférica a juzante da pluma dum incinerador de RSU (via inalação)

• Centenas (cerca de 200) de estudos EE na literatura, relativos a impactos de aterros (revisão crítica feita por Saffron et al., 2002)

• Apenas 7 de saúde ocupacional; restantes de saúde pública de residentes na vizinhança

TIPOS DE EFEITOS NA SAÚDE PESQUISADOS:

Crianças Adultos

Sistema reprodutor (xenobióticos)

Nados-mortos Defict de peso corporal Prematuros Anomalias congénitas Anomalias cromossomáticas

Anomalias da quantidade e mobilidade do esperma

Infertilidade Abortos

Sistema respiratório: asma, deficiências respiratórias Sistema neurológico: neurologias degenerativas Sistema endócrino: diabetes, leucemia, cancro) Sistema imunitário: patogénicos, doenças infecciosas

TIPOS DE POLUENTES PESQUISADOS:

ORGANOCLORADOS

Pesticidas Insecticidas PCBs PCDD/Fs

ORGÂNICOS

PAHs BTEX (benzeno, tolueno,

etilbenzeno, xileno) VOCs Produtos farmacêuticos

PATOGÉNICOS INORGÂNICOS Poeiras

H2S Compostos metálicos (Hg, Cr, Cd,

Ni, Pb, As)

CONCLUSÕES:

•Dados recolhidos são insuficientes para se concluir sobre o impacto do aterro na saúde de residentes na vizinhança

•Causa principal: impossibilidade de se ter realizado uma avaliação de exposição fiável, por desconhecimento de:

•Composição dos RSU

•Taxas de emissão de poluentes

•Rotas de exposição (transporte atmosférico e hídrico)

•Vias de exposição dos receptores

CONCLUSÕES:

• Uma correlação positiva (mesmo que estatísticamente significativa) entre um agente ambiental e uma doença, não constitui necessáriamente prova de causalidade

• Para isso seria necessário a causa preceder o efeito, e a correlação ser consistente, reprodutível, previsível, plausível e coerente

•Relação causa-efeito também prejudicada por:

•Variabilidade da amostra: idade, sexo

•Interferência de agentes externos (“confounding factors”): tabaco, droga, álcool, produtos farmacêuticos, ambiente de fundo (“background”)

•Falta de dados toxicológicos para muitos poluentes ambientais

CONCLUSÕES:

• Nestas condições, a ausência de prova de impacto não pode ser tomada como prova da ausência

•Consequentemente é recomendável a aderência estrita ao Princípio da Precaução e às normas de correcta gestão integrada de RSU

7-ANÁLISE CUSTO-BENEFÍCIO (ACB)

Externalidades são custos e benefícios do impacto causado numa comunidade pelas actividades sócio-económicas de outra comunidade e que esta não contabilizou devidamente (Extern E, 1995).

Exemplo:

Danos (benefícios) que não são pagos (recebidos) por um poluidor (beneficiário) à Sociedade, nas condições normais do mercado; esses danos deveriam ter sido internalizados pelo poluidor, suportando os respectivos custos financeiros.

• Monetarização das externalidades geralmente calculada duma maneira diferente dos custos financeiros (internos) duma empresa

• Envolve os conceitos de WTP (“willingness to pay”: receptividade para pagar uma dada melhoria ambiental) ou WPA (“willingness to accept”: receptividade para aceitar uma compensação por danos ambientais)

• Grande parte dos custos de externalidades consta na base de dados do Programa Extern E da DG XII que pode ser acedido em: http://externe.jrc.es

Externalidades das emissões para o AR

(€/kg)

Externalidades das emissões para o SOLO e ÁGUA

Sem recuperação de energia

Com recuperação de energia

Impacto

Custo ou Benefício unitário

[€/Mg(emissão)]

Emissão

Custo, Benefício [€/Mg (RSU)]

Emissão Custo, Benefício

[€/Mg (RSU)]

CUSTOS C (CO2) 7-53 0,024 0,6 0,035 0,8 Aquecimento

global [Mg] CH4 55-236 0,033 4,1 0,019 2,3

CO2 723 2256 2256 NOx 556 30,3 30,3

Transporte [g/Mg.ciclo]

Partíc. 24176 4,3

Mortais 1,2E6 – 3,4E6 0,15E-6 0,15E-6 Severos 127126 0,77E-6 0,77E-6

Acidentes [1/Mg.ciclo]

Ligeiros 10336 2,51E-6

2,51E-6

Lixiviado 0 – 1,6 0,45 - -

BENEFÍCIOS C (CO2) 23,4 NOx 0,4 SO2 1,1 CH4 0,01

Emissões evitadas [Kg]

Partíc. 0,3

BALANÇO: Custos - Benefícios 6 1,8

Externalidades na operação de aterro sanitário: comparação de dois cenários (com e sem recuperação de energia). (Pearce, D.W. and Brisson, I. (1995)).

uiçã

féric

uiçã

Externalidades em aterros sanitários (COWI, 2000)

Aterro "estado de arte" Aterro sem recuper. de energia

Externalidades em dois cenários de aterro sanitário (COWI, 2000).

8-MODELOS DE EMISSÕES

• Quantificação das emissões poluentes de sistemas de tratamento exigida pela seguinte legislação:– Directiva IPPC (96/61/CE)-Prevenção e Controlo Integrado de

Poluição

– Directiva Aterro (1999/31/EC)

• Quantificação por: – medição directa

– estimativa de cálculo

• Utilização de modelos matemáticos de previsão de emissões será útil no segundo caso

• Directiva aterro (1999/31/EC): N.º 4 do Anexo I exige recolha e queima de biogás: projecto, dimensionamento e operação do sistema de recolha e queima (tocha, ou grupos motogeradores) requerem utilização de modelos de balanços mássicos e energéticos para a previsão das emissões

• Directiva IPPC (96/61/EC): exige a apresentação periódica dum inventário de poluentes (art.os 9º e 15º), aquando do licenciamento e após a entrada em funcionamento das instalações (Decisão 2000/479/EC, 17 Julho); o inventário é apresentado ao Cadastro Europeu de Emissões Poluentes (EPER)

(http://eippcb.jrc.es/pages/Fabout.htm)

8-MODELOS DE EMISSÕESCOMPARTIMENTO

AMBIENTAL MODELIZADO

ORIGEM

MODELO (VERSÃO)

DESIGNA

SIST. OPER.

DESCRIÇÃO

LandGEM (v 2.01)

Landfill Emissions

Determinista pontual

IWAIR (v 1.05)

Industrial Waste Air

Probabilista (Análise de Risco; algoritmo de simulação de Monte Carlo)

CHEMDAT 8 (WATER 9)

DOS Determinista pontual

GasSIM (v 1.01)

Gas Simulation

(v 3.07)

Hydrologic Evaluation of

Landfill Performance

Determinista pontual

IWEWM (v 1.0)

Industrial

Waste Management Evaluation

LandSIM (v 2.01)

Simulation

• Modelos mais recentes baseados em métodos probabilísticos (algoritmo de Simulação de Monte Carlo), para lidar com a incerteza dos dados de entrada

• Dados de entrada na forma de distribuições estatísticas (NOR, LOGNOR, Poisson, triangular,etc); resultados na forma de curvas de distribuição (percentis 25, 50, 95, etc)

• Quase todos fazem uma Análise de Risco

Modelo LandGEM http://www.epa.gov/ttn/catc/products.html#software

http://www.epa.gov/oar/oaqps/landfill.html

Modelo LandGEM :

Modelo GasSIM :

http://www.gassim.co.uk

Modelo GasSIM :

DESCRIÇÃO

Avaliação do risco resultante da emissão, transporte e

exposição de vários tipos de receptores aos gases de

aterro

•Modelo dispersão atmosférica NRPB R91

•Modelo de Análise de Risco de exposição CLEA 2002

Modelo GasSIM :

Modelo IWAIRhttp://www.epa.gov/epaoswer/non-hw/industd/air/index.htm

DESCRIÇÃO

Avaliação do risco resultante da emissão,

transporte e exposição de vários

tipos de receptores aos gases de aterro

Modelo IWAIR

Módulos constitutivos:

1-EMISSÕES: Base de dados de 95 poluentes; modelo CHEMDAT 8 (WATER 9) da USEPA http://www.epa.gov/ttn/chief/software/water/index.html

2-DISPERSÃO ATMOSFÉRICA: modelo ISCT 3 da USEPA http://www.epa.gov/scram001/tt22.htm

3-AVALIAÇÃO DE RISCO: base de dados IRIS (Integrated Risk Information System): http://www.epa.gov/iris

Modelo HELPhttp://www.wes.army.mil/el/elmodels/index.html#landfill

http://www.scisoftware.com/products/help_overview/help_overview.html

Modelo HELP

Modelo IWEM

http://www.epa.gov/epaoswer/nonhw/industd/water/index.htm

DESCRIÇÃO

Avaliação de risco resultante da emissão, transporte, e exposição de um receptor aos lixiviados

Modelo IWEM

TRLDAFLCTVC

DAF=Dilution Attenuation Factor; TRL=Toxicity reference Level; LCTV=Lecheate Concentration Threshold Value

8-MODELOS DE EMISSÕESModelo IWEM

Módulos constitutivos:

1-PRODUÇÃO DE LIXIVIADOS: modelo HELP (para balanço hidrológico) e MINTEQ A2 (para dispersão de metais e adsorção)

2-DISPERSÃO NO SUBSOLO: modelo EMPACMTP (USEPA, 1999t, 1997p); usa um modelo neural (NNMODEL) para calcular o factor de atenuação (DAF); com este valor calcula a LCTV (valor de segurança, máximo admissível) na fonte, e compara com o valor real CL concluindo sobre o risco de falha do impermeabilizante.

8-MODELOS DE EMISSÕESModelo IWEM

O valor de CL (concentração do lixiviado à saída do impermeabilizante) é superior ao valor de segurança LCTV, calculado pelo modelo, para o antimínio e o diclorometano, pelo que o risco de contaminação é grande

8-MODELOS DE EMISSÕESModelo LandSIM

http://www.landsim.co.uk

8-MODELOS DE EMISSÕESModelo LandSIM

Modelo idêntico ao HELP, mas usando um algoritmo de simulação de Monte Carlo, para dar uma distribuição probabilística dos resultados

CONCLUSÕES

• Existem várias ferramentas metodológicas que permitem quantificar o impacto de aterros sanitários no ambiente e saúde pública

• Usam princípios diferentes e chegam a resultados diferentes:» Económicos > Estatísticos

> Poder decisório > Carga ambiental

» Saúde pública

(ver slide seguinte)

CONCLUSÕES

METODOLOGIA

Critério avaliado ACV

(Avaliação de

Ciclo de Vida)

ACB (Análise

Custo Benefício)

AR (Avaliação

de Risco)

ESTUDO EPIDEMIO-

LÓGICO

MODELOS DE

EMISSÃO

Carga ambiental Impacto na saúde Económico Processo decisório

É o objectivo central Indirectamente; não é o objectivo central

Não é o objectivo central

BIBLIOGRAFIA

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