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Departamento de Engenharia Civil

CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO SÓLIDO URBANO DO ATERRO CONTROLADO DE JARDIM GRAMACHO

Aluno: Fernando Nóbrega Mendes Protasio Orientador: Tácio Mauro Pereira de Campos

Co-Orientador: Thaís Cristina Campos de Abreu

Introdução O planejamento de uma cidade é um grande desafio que envolve um profundo

conhecimento das características da população. Dentre eles está a gestão dos resíduos sólidos urbanos, que é um problema de saúde pública. No Estado do Rio de Janeiro essa preocupação data oficialmente de 25/11/1880, quando Dom Pedro II, então Imperador, assinou o Decreto 3024, de “Limpeza e Irrigação” da cidade executado pelos irmãos Aleixo Gary e Francisco Gary (não coincidentemente os profissionais de limpeza pública são chamados até hoje de garis). Com o grande aumento populacional a gestão se tornou um desafio de grande porte. A coleta, o transporte, a deposição em aterros (Figura 1) e o uso destes resíduos afetam a qualidade de vida de todos e o correto dimensionamento de todo o sistema é fundamental.

Outro grande desafio é o constante aumento da demanda por energia. Neste sentido, os resíduos sólidos urbanos podem transformar-se de problemas em soluções. No processo de decomposição da matéria orgânica, em meio anaeróbio (sem a presença de oxigênio), os microorganismos realizam processos químicos e são formados subprodutos como o metano. Este gás, que se lançado na atmosfera contribui para o aquecimento global, pode ser utilizado na geração de energia elétrica, o que já é feito em usinas de biogás (Figura 2) devido ao seu alto poder calorífico.

Fica claro que o conhecimento das características destes resíduos se torna essencial para um projeto de gestão dos mesmos, em todos os níveis de planejamento. A importância está no dimensionamento do tamanho e da frota de caminhões de coleta, dos possíveis locais de deposição e do potencial gerador de biogás a partir da degradação. Para caracterizar os resíduos sólidos é necessário que se faça uma amostragem em campo de uma parcela representativa do material. No entanto, as propriedades dos resíduos sólidos urbanos são de difícil quantificação por serem heterogêneos, variando de acordo com a localidade de coleta e com o tempo de degradação dos mesmos. Além disso, não há uma padronização dos procedimentos para este tipo de material. Para os ensaios de caracterização foram utilizadas as recomendações das normas existentes para solo, por vezes sofrendo pequenas modificações para a adequação ao material.

O presente relatório descreve resultados preliminares dos ensaios de caracterização físico-química dos materiais coletados em diversos furos de sondagens, com diferentes profundidades e estados de decomposição, existentes no Aterro Controlado de Jardim Gramacho, mostrado na Figura 3. Em paralelo, estão sendo feitos ensaios de geração de biogás destes materiais. Para a realização deste projeto, além da utilização do Laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio (LGMA) foi montado um laboratório experimental no Aterro de Jardim Gramacho para suporte técnico. O laboratório experimental, mostrado na Figura 4, conta com estufas, mufla, freezer e balanças. Sendo assim, lá se pôde estocar parte dos resíduos que seriam utilizados posteriormente para ensaios. A secagem dos materiais também foi realizada em Gramacho, assim como os ensaios de matéria orgânica e sólidos voláteis.


Figura 1 – Entrada do Aterro Jardim Gramacho

Figura 2 - Usina de biogás do Aterro de Jardim Gramacho

Figura 3 - Localidades dos Furos

Figura 4 - Laboratório experimental

Materiais e Métodos Experimentais

1. Coleta do resíduo in situ A fim de caracterizar os resíduos de diferentes idades, foram coletadas amostras a partir

de furos de sondagem em profundidades variando a cada 5 metros. Essa é a altura das células de deposição dos resíduos, portando, dessa forma foi possível coletar materiais com diferentes estágios de decomposição. Para a caracterização foram selecionados cinco furos totalizando 21 amostras. Tentou-se atingir as maiores profundidades possíveis em cada perfuração, porém, devido às dificuldades técnicas do material em questão não foi possível ultrapassar os 20 m na maioria dos casos. Segue abaixo a listagem dos furos e suas respectivas profundidades de coleta:

1. Furo 128C – 5 m; 10 m; 15 m

2. Furo 131 – 5 m; 10 m; 15 m; 20 m; 25 m; 30 m

3. Furo 134B – 5 m; 10 m; 15 m; 20 m

4. Furo 302 – 5 m; 10 m; 15 m; 20 m

5. Furo 161 – 5 m; 10 m; 15 m; 20 m

Neste processo foi utilizada a perfuratriz AF-130, da IMT. Para a coleta no Aterro, este equipamento retirou os materiais das profundidades desejadas e os depositou em uma lona

128

131 134 302

161


plástica instalada próxima a cada furo, como mostram as Figuras Figura 5 eFigura 6. Dessa forma, além de se evitar a contaminação do material, era possível homogeneizar e coletar manualmente os resíduos para amostragem. A cada amostra recolhida eram medidos in situ tanto o pH quanto a temperatura.

Durante o procedimento de coleta dos resíduos, dois tipos de amostras foram obtidas. A primeira, com maior proporção de resíduo, foi utilizada para a avaliação gravimétrica. A outra amostra, de menor volume, foi armazenada em um freezer no laboratório experimental montado no Aterro de Gramacho.

Figura 5 - Coleta do resíduo

Figura 6 - Perfuração

2. Determinação do Teor de Umidade A determinação do teor de umidade destas amostras de menor volume foi obtida

conforme o procedimento adotado pela norma brasileira NBR 6457/86. Assim, a partir de uma amostra de aproximadamente 5 kg, foi feita a homogeneização e pesou-se uma parcela do material em bandejas metálica. Essas bandejas com o material foram postas em uma estufa que opera entre 105 – 110 ºC, conforme a Figura 7 e mantidas até atingir constância de massa. A partir disto, sabe-se que toda a umidade foi evaporada. Conhecendo-se a diferença da massa úmida e da massa seca é possível determinar o teor de umidade do material, como apresentado a seguir:

100⋅−

=

f

fi

M

MMw

onde w é o teor de umidade [%]; Mi é o peso da cápsula com resíduo no estado inicial, ou seja, úmido [g]; e Mf é o peso da cápsula com resíduo após a secagem [g].

Figura 7 - Material secando em estufa


3. Composição Gravimétrica Para esta análise foi utilizada a amostra de maior volume, visto que esta deve ser

representativa das características e propriedades de todo o material. A amostra foi armazenada em tonéis e encaminhada para a Usina de Triagem da Comlurb, em Jacarepaguá, onde o ensaio foi executado. O procedimento utilizado para a caracterização da composição gravimétrica dos resíduos foi o de seleção e mensuração dos componentes da massa de resíduo. Dessa forma, é determinada a relação entre o peso de cada componente presente na amostra e o peso total da massa considerada. O objetivo é separar os materiais de acordo com sua categoria (metais, plásticos, cerâmicos entre outros) e pesa-los.

O ensaio consiste inicialmente em determinar a massa total de material e despejá-lo sobre uma malha metálica com abertura de 2,5 cm, como apresentado na Figura 8 - Separação Gravimétrica. Deste, uma porção é retirada para a determinação da umidade. Então, inicia-se o processo de seleção dos materiais de mesma categoria e estes são postos em recipientes. Ao final da separação, cada recipiente é pesado separadamente sendo possível determinar a massa de cada categoria, como visto na Figura 9Erro! Fonte de referência não encontrada.. Ao final da separação, o material de dimensões inferiores a 2,5 cm havia atravessado a malha, ficando depositado em uma superfície plana, confirme mostra a Figura 10. Esta fração foi nomeada de agregado fino, e sua massa foi determinada. A fração de agregado fino foi armazenada em sacos plásticos e transferida para o Laboratório Experimental de Gramacho, sendo colocada em estufa para secagem ao ar, ou seja, a 60 ºC. Após a secagem, o material foi levado para o Laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio (LGMA) para as análises de distribuição granulométrica.

Figura 8 - Separação Gravimétrica

Figura 9 - Pesagem do material plástico


Figura 10 - Agregado Fino

4. Análise da Distribuição Granulométrica Este ensaio foi feito com o agregado fino recolhido na Comlurb, e executado para cada

uma das 21 amostras coletadas em Gramacho. Para a caracterização granulométrica utiliza-se o peneiramento, no resíduo de maior granulometria e a sedimentação para o material de menores dimensões. O material utilizado nas peneiras possui granulometria variando entre pedregulho, areia grossa e areia fina. Já a fração utilizada na sedimentação varia entre silte e argila.

Inicialmente o material foi seco ao ar (ou seco em estufa a 60 ºC) para que atingisse a umidade higroscópica. Em seguida, normalmente é feito o destorroamento com o auxílio de um almofariz de porcelana e de uma mão de almofariz. Porém, como o agregado fino não foi separado durante o ensaio de composição gravimétrica, foi necessário fazer uma separação prévia, para que pedaços de vidros, pedras e plásticos não fossem destorroados indevidamente. O objetivo do destorroamento, mostrado na Figura 11, é apenas separar os grãos agregados, e não quebrar suas estruturas.

Após o preparo do material, foi feita a separação da amostra a ser peneirada e da amostra a ser sedimentada. Todo o resíduo seco ao ar e destorroado foi passado na peneira de numeração #40, dividindo este em duas amostras: a passante na #40 e a retida na #40. A amostra que ficou retida na #40, ou seja, de dimensões superiores a 0,42 mm foi utilizada no peneiramento grosso. Já a mostra passante na #40 foi guardada para posteriormente ser utilizada na sedimentação e peneiramento fino. O jogo de peneiras, exposto na Figura 12, utilizado na fase do peneiramento grosso possui as aberturas com as seguintes numerações: 7/8, 3/4, 3/8, 5/16, 1/4, 4, 8, 10, 20 e 40. A abertura de malha diminui conforme a numeração aumenta, ou seja, a peneira #8 tem uma abertura de malha maior que a peneira #40.

Após a separação, o material retido na peneira #40 foi lavado nesta mesma peneira com água corrente para que todo o material fino agregado fosse retirado, sendo possível garantir que o peneiramento grosso estaria sendo feito apenas com o material de dimensões desejadas. Então, o material foi posto em estufa a 105 – 110 ºC para a secagem por um período mínimo de 24 horas, sendo, portanto, realizado o peneiramento grosso no conjunto de peneiras correspondentes. Todas as peneiras são pesadas antes do ensaio, em seguida é montado o conjunto de acordo com a numeração, de modo que as peneiras de maior abertura fiquem acima das peneiras de menor abertura, e o material é posto na parte superior. Este conjunto é colocado em uma mesa vibratória por um período de 20 minutos. Em seguida, as peneiras foram pesadas com o material retido, sendo possível determinar a massa correspondente a cada granulometria.

As Figuras Figura 13 e Figura 14 ilustram os materiais retidos em peneiras de diferentes aberturas de malha.


Figura 11 - Material separado sendo destorroado

Figura 12 – Jogo de Peneira

Figura 13 – Material retiro na peneira #3/4

Figura 14 – Material retido na peneira #40 Para o ensaio de sedimentação, foi utilizado o material previamente guardado que havia

passado pela peneira #40. Dessa amostra, foram utilizados de 50 g a 70 g, conforme recomendações da norma.

Inicialmente é feito o preparo do material. Este fica em uma solução com hexametafosfato de sódio, um defloculante que atua para desagregar as partículas que estiverem unidas, por um período de 12 horas. Então o resíduo é posto em um dispersor por 15 minutos e após, vertido em uma proveta. Completa-se o volume com água destilada até atingir 1000 ml, e mede-se a densidade da solução em função do tempo. Uma vez que as partículas de maior diâmetro sedimentam antes que as de menor diâmetro a primeira fração que vai sendo acumulada no fundo da proveta é o silte e em seguida a argila.

Para o peneiramento fino, utiliza-se o material do ensaio de sedimentação. Este é lavado na peneira #200, para garantir que os finos sejam retirados, e então é seco em estufa a 105 – 110 ºC até atingir constância de massa. Em seguida o material é passado nas peneiras 60, 100 e 200 de forma análoga ao peneiramento grosso.

5. Densidade Relativa dos Grãos Para a realização do ensaio de densidade relativa dos grãos, foram utilizados cerca de

100 g do material passante na peneira #40. O preparo para o ensaio consiste em secar o resíduo em estufa a 105 – 110 ºC até este atingir constância de massa, garantindo que a umidade foi totalmente evaporada.

Para cada amostra foram utilizados 4 picnômetros de 250 ml, de forma que fosse possível comparar os resultados e garantir a confiabilidade dos dados obtidos. Inicialmente os picnômetros foram preenchidos com água destilada e pesados, em seguida, foram secos. Então, foram postos aproximadamente 25 g do material em cada um dos picnômetros, conforme a Figura 15 e adicionou-se água destilada até preencher aproximadamente 1/3 do


volume do frasco. Estes foram levados até uma bomba de vácuo, para retirar o ar que fica preso entre as partículas do resíduo, conforme a Figura 16, e após a remoção completa do ar foram preenchidos com água destilada até completar seus volumes. Então foram deixados repousando cerca de 30 minutos em uma bacia com água, para a equalização das temperaturas, uma vez que o picnômetro esfria consideravelmente quando é submetido ao vácuo. Após esse período de equalização, a temperatura é medida e os picnômetros são novamente pesados. Conhecendo-se a massa dos picnômetros preenchidos com água destilada e depois com água + resíduo é possível calcular a massa específica e a densidade relativa dos grãos em dada temperatura.

)º20( Cw

ssG

ρ

ρ=

onde Gs é a densidade relativa dos grãos; ρs é a massa especifica dos grãos e ρw (20°C) é a massa da água a 20°C.

Figura 15 - Pesagem do material nos picnômetros

Figura 16 – Bomba a vácuo

6. Determinação do Teor de Matéria Orgânica e Sólidos Voláteis

Matéria Orgânica Este ensaio foi realizado no laboratório experimental de Gramacho com as amostras de

menor volume estocadas nos freezers. A determinação do teor de matéria orgânica foi feita com base na norma NBR 13600/1996 com algumas modificações. Assume-se que a quantidade de matéria orgânica total existente na amostra é a diferença entre a massa da amostra inicial e a massa da amostra após queima em mufla a 440 – 445 °C, já que toda a matéria orgânica é degradada nestas condições. Durante o procedimento, a matéria orgânica é oxidada pelo oxigênio, gerando dióxido de carbono e vapor de água, que são produtos gasosos e evaporam.

No preparo do ensaio o material foi descongelado e para cada profundidade de cada furo foram selecionadas três amostras (ensaio em triplicata), garantindo maior confiabilidade dos resultados. Após o descongelamento foram retirados os resíduos inertes e a fração orgânica foi passada por uma peneira de abertura de malha de 9,52 mm. Apenas a fração passante na peneira foi utilizada, e a retida foi armazenada. Então o material foi homogeneizado e iniciou-se o processo de determinação do teor e matéria orgânica.

Inicialmente, foi realizada a secagem das amostras, em estufa a 105 – 110 ºC, para a umidade das amostras não influenciarem no ensaio de matéria orgânica. As amostras secas foram postas em três cadinhos de porcelana (previamente pesados e identificados), conforme Figura 17, e em seguida introduzidos na mufla a temperatura de 440 – 445 °C por um período


de 5 horas. O teor de matéria orgânica foi definido pela diferença de massa no início e no final do ensaio:

1001 ⋅

−=

A

BMO

onde MO é o teor de matéria orgânica [%]; A é a massa da amostra seca em estufa [g]; e B é a massa da amostra queimada em mufla [g].

Resíduos voláteis O teor de sólidos e voláteis foi realizado conforme [9], com modificações. Foi utilizado

o material que restou nos cadinho após o ensaio de determinação de M.O., conforme Figura 18. Este material foi levado a uma mufla, cuja temperatura atingiu 550 °C, por 3 horas, e depois de resfriado foi determinado o seu peso. O valor de sólidos voláteis (SV) é calculado da seguinte forma:

1001

1⋅

−=

P

PfPSV

onde P1 é o peso inicial [g]; e Pf é o peso final [g].

Figura 17 - Material para determinação de M.O.

Figura 18 - Material para determinação de S.V.

Resultados e conclusões

1. Umidade, pH, Temperatura, M.O., S.V. e Gs do material A Tabela 1 - Índices físicos e químicos, mostrada abaixo, indica os resultados obtidos, onde

a temperatura, pH e umidade são referentes ao momento em que as amostras foram coletadas em campo.

Furo Profundidade

(m) Temperatura

(°C) pH

Umidade (%)

M.O. (%)

S.V. (%)

Gs ρs

(g/cm³)

128C 5 m 29,0 7 - 42,3 45,0 - -

10 m 44,0 7 69,5 22,5 25,5 2,55 2,55 15 m 31,0 7 114,0 28,0 29,7 2,45 2,45

131

5 m 43,6 8 31,6 9 12,6 2,58 2,57 10 m 56,7 8 33,2 16,3 21,2 2,62 2,62 15 m 54,8 9 71,9 42,2 48,1 2,36 2,35 20 m 56,1 10 57,0 18,4 20,0 2,46 2,46 25 m 55,0 9,5 74,7 20,4 21,4 2,42 2,42 30 m 56,5 9,5 53,8 8,0 7,9 2,52 2,51

134B

5 m 45,9 7 - 22,0 25,1 2,40 2,40 10 m 62,5 9 - 25,5 26,9 2,51 2,50 15 m 56,8 8,5 - 46,5 47,9 2,50 2,49 20 m 55,9 8 - 16,2 21,0 2,56 2,56


302

5 m 56,2 10 - 24,2 26,6 2,51 2,50 10 m 55,5 9 - 18,7 20,7 2,50 2,50 15 m 57,1 9,5 - 11,0 11,7 2,54 2,53 20 m 54,4 8 - 22,9 25,6 2,40 2,39

161

5 m 52,7 --- 11,3 5,5 8,4 2,62 2,61 10 m 52,4 8,5 20,3 3,2 4,1 2,68 2,68 15 m 49,9 8,5 48,6 35,3 36,3 2,41 2,40 20 m 56,4 8,5 53,0 18,8 19,2 2,45 2,44

Media 51,54 8,48 53,24 21,76 24,04 2,50 2,50

Maior Valor 62,5 10 114 46,5 48,1 2,68 2,68

Menor Valor 29 7 11,3 3,2 4,1 2,36 2,35

Desvio Padrão 8,5 1,0 27,8 12,0 12,4 0,1 0,1

Tabela 1 - Índices físicos e químicos

A partir da tabela percebe-se que alguns índices como umidade, matéria orgânica, sólidos voláteis e temperatura variam consideravelmente. Já o pH e a densidade relativa dos grãos mantém um padrão menos disperso. No que diz respeito à temperatura é interessante notar que, em média, os valores ultrapassaram os 50 °C, demonstrando que há forte ação microbiana de decomposição da matéria orgânica. O pH de todos os pontos é igual ou superior a 7, indicando basicidade no meio. Esse parâmetro é um indicativo de que a degradação atingiu a fase anaeróbica metanogênica, quando há consumo dos ácidos orgânicos. Não há relação direta da umidade com as profundidades, sendo o parâmetro de maior dispersão de valores, com variações de 114 % até 11,3 %, o que significa uma ordem de grandeza. O teor de matéria orgânica e sólidos voláteis também não apresentam um comportamento diretamente relacionado a profundidade dos furos. No entanto, é possível perceber que os valores do teor de matéria orgânica são semelhantes aos de sólidos voláteis. Já a densidade relativa dos grãos apresenta um comportamento estável, com média de 2,5 e desvio padrão de 0,1.

Não foi possível realizar o ensaio de determinação da densidade e massa especifica da amostra de 5 metros do furo 128C devido à falta de material disponível. A umidade desta amostra também não pode ser medida por problemas com o termostato da estufa que estava sendo utilizada. Da mesma forma, as umidades das amostras dos furos 134B e 302 também não puderam ser determinadas. Após o incidente o equipamento foi trocado e os outros ensaios não foram prejudicados. Além disso, não foi possível determinar o pH da amostra de 5 metros do furo 161 porque sua baixa umidade in situ impossibilitou a medição.

2. Composição Gravimétrica

Na composição gravimétrica foram consideradas as seguintes categorias:

• Papel – Papel, Papelão e Tetra Pack; • Plástico – Plástico Duro, Plástico Mole, Pet; • Vidro – Vidro Claro, Vidro Escuro; • Orgânico Grosseiro – Restos de Alimentos superiores a 2,5 cm; • Metais – Metais Ferrosos e Não Ferrosos; • Inerte – Madeira, Couro, Parafina, Pano, Cerâmica e Pedregulho; • Outros – Todo material que não pode ser classificado; • Agregado Fino – Material passante na malha de 2,5 cm;

Componentes (%) 5 metros 10 metros 15 metros

Papel 5,57 1,52 4,06


Plástico 18,25 17,46 24,68

Vidro 3,42 0,00 0,20

Orgânico Grosseiro 7,52 47,87 13,8

Metal 0,94 0,88 0,00

Inerte 3,52 19,69 15,35

Outros 18,73 7,45 10,20

Agregado Fino 42,05 5,13 32,43

Teor de umidade (%) 20,19 41,18 21,85

Peso da amostra (kg) 26,48 32,64 29,92 Tabela 2 - Furo 128C

É possível notar que o agregado fino é predominante nas amostras de 5 e 15 metros,

mas na amostra de 10 metros este material é escasso. Entretanto, a fração orgânica e a umidade apresentam um comportamento oposto, estando em grandes proporções na amostra de 10 metros. Há pouca quantidade de metais vidros e papeis em todas as amostras.

Componentes (%) 5 metros 10 metros 15 metros 20 metros

Papel 2,47 3,69 6,90 0,00

Plástico 24,02 33,27 30,48 17,75

Vidro 0,21 0,24 0,31 0,00

Orgânico Grosseiro 0,00 0,00 0,00 0,00

Metal 1,04 1,63 0,00 0,74

Inerte 13,30 14,65 13,56 41,25

Outros 11,39 5,06 5,57 4,80

Agregado Fino 47,57 41,46 43,18 35,46

Teor de umidade (%) 32,16 31,43 37,09 26,90

Peso da amostra (kg) 39,88 45,66 43,68 61,30

Tabela 3 - Furo 134B

No Furo 134B o agregado fino continua sendo responsável por quase metade das

amostras, no entanto não foram encontrados componentes orgânicos de granulometria grosseira (acima de 2,5 cm). Na amostra de 20 metros destaca-se a quantidade de matéria inerte elevada.


Papel 7,01 1,68 0,00 21,99

Plástico 34,28 31,45 19,17 26,87

Vidro 0,00 0,00 0,00 0,00


Metal 0,83 0,00 0,00 0,80

Inerte 9,56 17,09 25,47 8,00

Outros 6,57 6,87 12,44 18,67

Agregado Fino 41,75 42,91 42,92 23,67

Teor de umidade (%) 34,43 34,07 25,53 37,79

Peso da amostra (kg) 21,48 53,18 32,54 26,64


Tabela 4 - Furo 302

No Furo 302 destaca-se o fato de não ter sido encontrado vidro e nem material orgânico

grosseiro em nenhuma amostra. O agregado fino representa grande parte das amostras e a umidade segue o mesmo padrão dos outros furos não havendo relação direta com a profundidade.


Papel 0,13 0,00 3,81 0,00

Plástico 2,05 3,06 42,25 25,40

Vidro 0,00 0,00 0,00 0,43


Metal 0,00 0,00 5,38 0,94

Inerte 24,79 20,60 6,70 4,60

Outros 2,72 1,92 1,54 6,08

Agregado Fino 70,31 74,42 40,32 62,55

Teor de umidade (%) 15,56 13,93 35,63 25,86

Peso da amostra (kg) 70,54 60,66 34,78 51,22 Tabela 5 - Furo 161

No Furo 161 foi encontrada grande quantidade de plástico na amostra de 15 metros, e

baixas quantidades nas amostras de 5 e 10 metros. O agregado fino continuou sendo a fração predominante das amostras ultrapassando 70 % em 5 e 10 metros. Vidros, orgânicos grosseiros e metais foram encontrados em pequenas quantidades.

Abaixo seguem os gráficos de composição gravimétrica dos resíduos, em pizza, para que se possa tentar detectar padrões semelhantes no que diz respeito às mesmas profundidades.

Amostras de 5 m:

Figura 19 - Furo 128 - 5m

Figura 20 - Furo 134B - 5 m

Papel

6%

Plástico

18%

Vidro

3%

Orgânico

7%

Metal

1%

Inerte

4%

Outros

19%

Agregado

Fino

42%

Papel

3%

Plástico

24% Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

1%

Inerte

13%

Outros

11%

Agregado

Fino

48%


Figura 21 - Furo 302 - 5 m


Foi possível observar que em todos os furos, nesta profundidade, há maior proporção de agregado fino. Com exceção do Furo 161, pode-se dizer que há semelhanças na ordem de grandeza de plásticos, inertes e papeis.

Amostras de 10 m:





Papel

7%

Plástico

34%

Vidro

0%

Orgânico

0%Metal

1%

Inerte

9%Outros

7%

Agregado

Fino

42%Papel

0%

Plástico

2%

Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

0%

Inerte

25%

Outros

3%

Agregado

Fino

70%

Papel

2%

Plástico

17%Vidro

0%

Orgânico

48%

Metal

1%

Inerte

20%

Outros

7%

Agregad

o Fino

5%

Papel

4%

Plástico

33%

Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

2%

Inerte

15%

Outros

5%

Agregad

o Fino

41%

Papel

2%

Plástico

31%

Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

0% Inerte

17%

Outros

7%

Agregad

o Fino

43%

Papel

0%

Plástico

3%

Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

0%

Inerte

21%

Outros

2%

Agregado

Fino

74%


Na profundidade de 10 metros o material orgânico continua sendo predominante, no entanto, no Furo 128C a granulometria é grosseira, e por isso o agregado fino está em pequenas proporções. O inerte apresenta valores próximos em todos os furos. No geral, o Furo 161 continua sendo o mais discrepante.

Amostras de 15 m:





Aos 15 metros foram encontradas grandes proporções de plásticos. O agregado fino está

variando na faixa dos 20 % aos 40 %.

Amostras de 20 m:

Papel

3%

Plástico

16%

Vidro

0%

Orgânico

9%

Metal

0%

Inerte

10%

Outros

7%

Agregad

o Fino

21%

14%

20%

Papel

7%

Plástico

30%

Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

0%

Inerte

14%

Outros

6%

Agregad

o Fino

43%

Papel

0%

Plástico

19%Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

0%

Inerte

26%

Outros

12%

Agregad

o Fino

43%

Papel

4%

Plástico

42%

Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

5%

Inerte

7%

Outros

2%

Agregado

Fino

40%





A amostra do Furo 134B apresentou altos valores de inerte, discrepantes das outras amostras de mesma profundidade. A proporção de plástico está próxima em todas as amostras. Já o agregado fino está em maiores proporções no Furo 161.

3. Granulometria

A seguir são apresentados os gráficos de distribuição granulométrica de cada furo.

Papel

0%

Plástico

18%Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

1%

Inerte

41%

Outros

5%

Agregad

o Fino

35%

Papel

22%

Plástico

27%

Vidro

0%

Orgânico

0%Metal

1%

Inerte

8%

Outros

19%

Agregad

o Fino

23%

Papel

0%

Plástico

25%

Vidro

0%

Orgânico

0%

Metal

1%

Inerte

5%

Outros

6%

Agregado

Fino

63%


Figura 34 - Furo 128C

Destaca-se nesse gráfico o alto teor de materiais de granulometria grosseira na amostra

de 10 metros, com aproximadamente 95 % de sua massa retida na peneira de maior abertura de malha. Já a amostra de 5 metros é mais bem graduada possuindo a maior variação de dimensões dos resíduos. Todas as amostras são classificadas pela SUCS como sendo pedregulhos puros (podendo ser GW ou GP).

Figura 35 - Furo 134B

Peneira No (SUCS)

30"

20"

18"

16"

14"

12"

8"6"5"4"3"2"1 ½

"

1"3/4"

1/2"

3/8"

5/16

"1/

4"4681016203050 406010

0

200

100

90

80

70

60

50

Por

cent

agem

ret

ida

(%

)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Por

cent

agem

que

pas

sa

(%

)

Diâmetro dos Grãos (mm) 5 metros 10 metros 15 metros

Peneira No (SUCS)

30"

20"

18"

16"

14"

12"

8"6"5"4"3"2"1 ½

"

1"3/4"

1/2"

3/8"

5/16

"1/

4"4681016203050 406010

0

200

100

90

80

70

60

50

Por

cent

agem

ret

ida

(%

)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Por

cent

agem

que

pas

sa

(%

)

Diâmetro dos Grãos (mm) 5 metros 10 metros15 metros 20 metros


No Furo 134B há um padrão de distribuição dos tamanhos dos grãos entre as amostras de diferentes profundidades. São materiais bem graduados, sendo as amostras de 5 e 10 metros as que apresentaram algumas descontinuidades e as de 15 e 20 metros as mais bem graduada. A amostra de 15 metros de profundidade pode ser classificada, pela SUCS, como pedregulho com finos (podendo ser GM ou GC). As demais amostras são classificadas como pedregulhos puros (podendo ser GW ou GP).

Figura 36 - Furo 302

No Furo 302 a amostra de 15 metros é a mais bem graduada. As amostras de 5 e 10

metros possuem curvas altamente similares. Já a amostra de 20 metros é a que apresenta maior proporção de material grosseiro. A amostra de 15 metros de profundidade pode ser classificada, pela SUCS, como pedregulho com finos (podendo ser GM ou GC). As demais amostras são classificadas como pedregulhos puros (podendo ser GW ou GP).

Peneira No (SUCS)

30"

20"

18"

16"

14"

12"

8"6"5"4"3"2"1 ½

"

1"3/4"

1/2"

3/8"

5/16

"1/

4"4681016203050 406010

0

200

100

90

80

70

60

50

Por

cent

agem

ret

ida

(%

)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Por

cent

agem

que

pas

sa

(%

)



Figura 37 - Furo 161

O Furo 161 é o que apresenta o material mais bem graduado, destacando-se as

amostras de 10 e 5 metros, que possuem curvas similares. As amostras de 5 e 10 metros de profundidade pode ser classificada, pela SUCS, como areia com finos (podendo ser SM ou SC). As amostras de 15 e 20 metros são classificadas como pedregulhos puros (podendo ser GW ou GP).

Conclusões Os resultados mostraram que o material é altamente heterogêneo, sendo difícil prever

as características do resíduo a ser estudado. Em todos os pontos foi detectado pH igual ou superior a 7, indicando basicidade do meio. A partir destes dados é possível concluir que o resíduo se encontra em condições anaeróbias na fase metanogênica, quando os ácidos orgânicos são consumidos. O tempo para que se atinja essa fase pode variar de 6 meses até alguns anos. Nessas condições há formação do metano como produto das reações químicas que ocorrem pela presença dos microrganismos. O processo é realizado pela quebra do ácido acético em metano e gás carbônico. Contudo, o processo de produção acelerada de metano já foi concluído, visto que nesta etapa o pH ainda apresenta caráter ácido. Estes valores de pH indicam que a fase de degradação da matéria orgânica está entre a fase metanogênica instável e/ou estável. Sabendo-se que a partir da fase metanogênica estável a produção de gás diminui.

Não foi possível relacionar o teor de matéria orgânica somente com as profundidades dos furos. Esses valores não são necessariamente menores nas amostras de maior profundidade, o que indicaria maior decomposição.

Em relação à composição gravimétrica, ao levar em consideração um perfil de solo/resíduo, na maioria dos furos não foi obtida nenhuma tendência de aumento ou diminuição de nenhuma das categorias levadas em consideração no processo de composição. Apenas no furo 134B pode ser observado que ocorre uma diminuição da porcentagem de agregados finos com o aumento da profundidade, o que pode ser dar pela decomposição da fração orgânica.

Peneira No (SUCS)

30"

20"

18"

16"

14"

12"

8"6"5"4"3"2"1 ½

"

1"3/4"

1/2"

3/8"

5/16

"1/

4"4681016203050 406010

0

200

100

90

80

70

60

50

Por

cent

agem

ret

ida

(%

)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Por

cent

agem

que

pas

sa

(%

)



Com relação à composição granulométrica, de maneira geral os materiais são classificados como pedregulhos, exceto os resíduos do furo 161 de 5 e 10 metros de profundidade que são classificados como areia. É compreensível que o material pedregulhoso esteja presente nas maiores profundidades dado que o agregado fino já teria se decomposto. Porém, não foi detectado nenhum tipo de padrão entre a granulometria e a profundidade da amostra, visto que a maioria dos materiais é pedregulhoso.

De forma análoga, também não foi possível perceber uma relação direta entre a proporção de agregado fino e a granulometria do material. Ou seja, não pode-se dizer que a granulometria está diretamente associada a decomposição do material orgânico.

Portanto é necessário que se dê continuidade aos estudos de determinação da idade dos materiais, assim como a determinação da degradação destes resíduos. Ambas as pesquisas estão sendo realizadas, em paralelo, a primeira a partir das plantas topográficas do Aterro de Gramacho e a segunda a partir de ensaios de produção de biogás.

Referências

1 - NBR 6457/86 - Solo - Preparação para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização (1986) ABNT

2 - NBR 13600/96 – Solo – Determinação do teor de Matéria Orgânica por Queima a 440°C (1996) ABNT

3 - NBR 10664/89 – Águas - Determinação de Resíduos (Sólidos) - Método gravimétrico (1984) ABNT

4 - NBR 7181/84 - Solo - Análise Granulométrica. (1984) ABNT.

5 - GOMES, C.; LOPES, M. L.; LOPES, M. G. A Study of MSW Properties of a Portuguese landfill. International Workshop Hydro-Physico-Mechanics of Landfills. LIRIGM. Grenoble 1 University, France, 21-22 March. 2005.

6 - BANDEIRA e FARIA, A.; Jucá, J. F. T. Propriedades Físicas Dos Resíduos Sólidos Do Aterro Da Muribeca. XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental.

7 - AZEVEDO, R. F.; CARVALHO, A. R. de; MARQUES, E. A. G.; AZEVEDO, I. C. D. Propriedades Geotécnicas dos Resíduos do Aterro Sanitário de Santo André. VIII Congresso Nacional de Geotecnia, 2002.

8 - LANGE, L. C. et al.. Estudo comparative de metodologias empregadas para a análise de resíduos sólidos urbanos. XXVIII Congreso Interamericano de Ingenieria Sanitária y Ambiental. Cancun, México, oct. 2002.

9 - BRUNNER, P. H.; WASMER, H. R. WHO - International Reference Center For Wastes Disposal. Methods of Analysis of Sewage Sludge Solid Waste and Compost. Switzerland. 1979.

10 - Manual Gerenciamento Integrado de Resíduos Sólidos. Disponível em: <http://www.resol.com.br/cartilha4/gestao/gestao.php>, acesso em: 15 julho 2013.

caracterizaÇÃo do resÍduo sÓlido urbano …...departamento de engenharia civil caracterizaÇÃo...

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