III-228 INFLUÊNCIA DA UMIDADE E FATORES OPERACIONAIS NA COMPACTAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO ATERRO SANITÁRIO DE BELO HORIZONTE, MG

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1 III-228 INFLUÊNCIA DA UMIDADE E FATORES OPERACIONAIS NA COMPACTAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO ATERRO SANITÁRIO DE BELO HORIZONTE, MG Cícero Antônio Antunes Catapreta (1) Engenheiro Sanitarista da Secretaria Municipal de Limpeza Urbana de Belo Horizonte, Doutorando em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos/UFMG, Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos/ UFMG, Eng. Civil/PUC-Minas Gustavo Ferreira Simões Prof. Adjunto do Depto. de Engenharia de Transportes e Geotecnia da UFMG, Mestre e Doutor em Engenharia Civil pela PUC-Rio, Eng. Civil/UFMG Heuder Pascele Batista Especialista em Engenharia Sanitária e Ambiental pela UFMG, Eng. Civil, Gerente do Departamento de Tratamento e Disposição Final de Resíduos da Superintendência de Limpeza Urbana de Belo Horizonte Alessandra de Fátima Goulart de Oliveira Eng. Química, Gerente da Divisão de Tratamento e Disposição Final de Resíduos Sólidos da Superintendência de Limpeza Urbana de Belo Horizonte Luiz Carlos Martins Oliveira Especialista em Engenharia Sanitária e Ambiental UFMG, Eng. Cvil. Endereço (1) : BR-040, Km 531, Bairro Jardim Filadélfia, CEP , Belo Horizonte MG - Telefone: Fax: catapret@pbh.gov.br. RESUMO A compactação de resíduos sólidos urbanos RSU em aterros sanitários tem como objetivo promover a sua redução volumétrica, fornecendo a estes uma maior estabilidade. Esta compactação, pode ser afetada por diversas variáveis, como a umidade e a inclinação da rampa de aterragem dos resíduos e o índice pluviométrico, entre outros. Assim, este trabalho apresenta os resultados do controle de compactação dos resíduos sólidos urbanos no aterro sanitário de Belo Horizonte. O monitoramento compreendeu um período de 22 meses, tendo sido utilizados os dados e condições reais da operação diária do aterro. Entre os resultados observados, pode-se dizer que a densidade dos resíduos encontra-se dentro do esperado, demonstrando que os mesmos vêm sendo aterrados de forma adequada. Considerando que as condições de operação do aterro sanitário de Belo Horizonte são semelhantes à de diversos aterros do mesmo porte no Brasil, acredita-se que os resultados obtidos no estudo possam contribuir para a definição de parâmetros de projeto e de operação desses empreendimentos. PALAVRAS-CHAVE: Aterros sanitários, compactação de resíduos, resíduos sólidos, geotecnia, monitoramento INTRODUÇÃO A compactação, ou compressividade, de resíduos sólidos urbanos (RSU) em aterros sanitários indica a redução de volume que a massa de resíduos pode sofrer quando submetida a uma determinada pressão, geralmente aplicada por meio do emprego de equipamentos mecânicos. Ao longo do tempo de operação de um aterro sanitário, a constante deposição de camadas sobrepostas de resíduos e o processo de decomposição da matéria orgânica, acaba por promover uma redução volumétrica do aterro e alterar ao seu comportamento geotécnico, principalmente em relação à sua estabilidade e aos possíveis recalques. Portanto, uma boa compactação garante, também, aos maciços de um aterro sanitário, condições estruturais e de estabilidade (CATAPRETA et al., 2003). A compactação dos resíduos aliada ao conhecimento do processo de decomposição da matéria orgânica permite conhecer melhor as mudanças geotécnicas que podem ocorrer em aterro sanitário, principalmente em relação à sua estabilidade e aos possíveis recalques. Portanto, uma boa compactação garante, também, aos maciços de um aterro sanitário, condições estruturais e de estabilidade. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Observa-se que a redução volumétrica em um maciço de lixo compactado pode ser de 30 a 40% do seu volume inicial, dependendo da sua constituição e do grau e rapidez da sua estabilização. Os mecanismos responsáveis pelo desenvolvimento de recalques em aterros de disposição de resíduos sólidos urbanos é complexo, podendo ser ocasionado por processos físicos, químicos e biológicos, 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 e à compressibilidade de suas frações constituintes (SIMÕES, 2000). TCHOBANOGLOUS et al (1993) citam que a densidade inicial dos RSU dispostos em um aterro sanitário varia com o modo de operação e aterragem, a facilidade de se compactar cada componente da massa de resíduos e a porcentagem de cada um destes componentes. Vários fatores podem afetar a compactação dos RSU em um aterro sanitário, sendo os principais (BOSCOV e ABREU, 2000): composição dos resíduos; espessura da camada de resíduo a ser compactada; o tipo, peso e velocidade dos equipamentos empregados na compactação; umidade dos resíduos; inclinação do plano de compactação e número de passadas executadas pelo equipamento compactador. Dentre estes fatores, pode-se destacar o teor de umidade dos resíduos, que pode afetar diretamente a sua compactação, em aterros sanitários. Esta umidade representa a quantidade relativa de água contida na massa de RSU, e pode variar de acordo com a composição dos resíduos e com a estação do ano. MARQUES (2001), por meio do monitoramento de um aterro experimental no Aterro Bandeirantes em São Paulo, investigou a influência de diversas variáveis no processo de compactação de RSU, dentre elas a umidade dos resíduos aterrados e sua influencia sobre a compactação. Nesse sentido, a partir de setembro de 2000, passou-se a exercer uma sistemática de acompanhamento do índice de compactação (densidade) dos resíduos sólidos urbanos dispostos no aterro sanitário de Belo Horizonte, e em setembro de 2002 passou-se a avaliar a umidade dos resíduos. Os resultados que vêm sendo obtidos nesse estudo são apresentados e discutidos nesse trabalho. MATERIAL E MÉTODOS Área Monitorada Os dados analisados neste trabalho se referem ao monitoramento da operação do aterro sanitário da BR 040 em Belo Horizonte. Este aterro integra a Central de Tratamento de Resíduos Sólidos do município, localizada na região Noroeste de Belo Horizonte, ocupando uma área de 144 hectares e teve suas atividades iniciadas em Durante os primeiros 14 anos de operação, funcionou como aterro convencional, passando a energético em Em 1995, foi elaborado um projeto para sua reestruturação, visando melhorar as condições operacionais e estender a vida útil do aterro. Na mesma época passou-se a adotar a técnica de biorremediação como forma de tratar a massa de resíduos aterrada. No entanto, o emprego desta técnica foi interrompido em 2001, com o aterro voltando a funcionar de forma convencional. Atualmente, o aterro recebe cerca de toneladas diárias de resíduos sólidos urbanos, que são gerados por uma população estimada em 2,5 milhões de habitantes. Os resíduos encaminhados à CTRS segundo a origem são apresentados na Tabela 1 e a composição gravimétrica dos resíduos domiciliares é mostrada na Tabela 2. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Tabela 1 Resíduos encaminhados à CTRS BR 040 segundo a origem (agosto/2004) Origem % em massa Domiciliar e comercial 44,22 Construção civil 37,15 Unidades de saúde 1,06 Público (capina, varrição, poda) 10,50 Outros 7,07 Total 100,00 Fonte: SMLU, 2004 Tabela 2 Composição gravimétrica dos resíduos domiciliares de Belo Horizonte (2003) Componente % em massa Matéria orgânica 61,59 Papel 9,53 Plástico 10,88 Metal 2,29 Vidros 2,85 Outros 12,86 Total 100,00 Fonte: SMLU, 2003 Destaca-se o grande volume de resíduos de construção civil (37,15%) que aportam ao aterro sanitário. Atualmente este material vem sendo utilizado principalmente nas camadas de cobertura diária e construção de vias internas, já que o aterro sanitário já não possui mais jazidas de material para tal finalidade. Observa-se também, o alto percentual de material orgânico (61,59%) presente nos resíduos domiciliares. Em estudo realizado em 1995 (SLU, 1995) este percentual correspondia a aproximadamente 65%. Na Figura 1 apresentada a seguir podem ser observadas as áreas de disposição de resíduos e o atual lay-out do aterro sanitário de Belo Horizonte. Figura 1 Lay-out geral da Central de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos da BR 040 Equipamentos empregados na compactação dos resíduos O principal equipamento empregado na compactação dos resíduos urbanos é o trator de esteiras com lâmina, o qual é considerado ideal, para as condições brasileiras, em que os resíduos são constituídos de uma grande fração de resíduos orgânicos. Na Tabela 3, são apresentados as características e o número de equipamentos empregados na compactação dos resíduos no aterro sanitário de Belo Horizonte. Do total de equipamentos utilizados, ao longo do dia, 9 (nove) são empregados na compactação e cobertura dos resíduos e 1 (um) é utilizado como reserva. No período noturno, o equipamento reserva do dia executa as operações mencionadas anteriormente. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Tabela 3 - Equipamentos empregados na compactação de resíduos no aterro sanitário da BR 040 Marca e Modelo FIAT - 14CT KOMATSU D-65 Quantidade (unid.) 9 1 Peso do Equipamento (ton.) 15,625 17,500 Esteiras (m) Comprimento 3,89 3,97 Largura 0,5 0,5 Velocidade empregada na Avante (2 a marcha) 6 5 compactação (km/h) Ré (2 a marcha) 7,4 6,2 Densidade dos Resíduos A densidade dos resíduos aterrados é avaliada por meio do controle topográfico da frente de operação e dos valores diários de pesagem de resíduos nas balanças do aterro sanitário. A metodologia que vem sendo empregada na determinação da densidade dos resíduos encontra-se descrita em CATAPRETA et al (2003). Teor de Umidade A umidade dos RSU é realizada por meio da coleta de uma amostra dos resíduos sólidos (100 litros) e procedido o quarteamento desta até a obtenção de uma massa final de aproximadamente 2 kg. Esta amostra é então repartida em duas subamostras, que são colocadas em bandejas de alumínio, pesadas e levadas à estufa por um período inicial de 24 horas a 65º, seguidas de 4 horas a 105º, para determinação do teor de umidade, em base seca. Esta determinação é realizada em laboratório da própria SLU. RESULTADOS E DISCUSSÃO O período monitorado abrangeu 22 meses, de setembro de 2002 a junho de 2004, sendo que os resultados são apresentados nas Figuras 1 a 5. Pode-se dizer que a metodologia empregada foi adequada e atendeu ao objetivo do estudo. No entanto, devem ser feitas algumas considerações a respeito dos resultados. Em relação à densidade dos resíduos após a aterragem, pode-se dizer que os resultados em geral foram satisfatórios, sendo que os valores observados, em sua maioria, situaram-se na faixa de 7 a 11 kn/m 3, tendo sido observados valores mínimo de 5,90 kn/m 3 e máximo de 14,2 kn/m 3, sendo a média de 9,2 kn/m 3, próximo ao valor previsto em projeto que é de 9,0 kn/m 3. Destaca-se que pode ser notada uma grande variação dos valores observados, dentro da faixa mencionada. No entanto, dada a complexidade de execução dessa operação e os diversos fatores que podem influenciar na compactação dos resíduos, o valores apurados podem ser considerado satisfatórios, indicando um bom desempenho dos equipamentos empregados. Observou-se também uma redução de volume considerável, da ordem de 1 para 4,46 dos resíduos aterrados, quando comparado com densidade média observada de 9,2 kn/m3 e 2,06 kn/m3 para os resíduos soltos (densidade média dos resíduos soltos de Belo Horizonte, SMLU ). Isto demonstra que os equipamentos oferecem uma energia suficiente para uma boa compactação. Apesar de a densidade ter-se mostrado condizente com o esperado, deve-se atentar para o fato de a inclinação da rampa média de compactação observada (1:4,15) não estar de acordo com o preconizado na bibliografia, que tem indicado a inclinação do talude na ordem de 1:3 (V - H) (TCHOBANOGLOUS et al, 1993). Quando se compara as inclinações da rampa de compactação com as densidades observadas (Figura 2), percebe-se que mesmo as mais baixas inclinações vêm permitindo obter a densidade prevista em projeto mencionada anteriormente. Os resultados demonstram também uma certa regularidade na execução da operação de compactação, já que não se observaram muitos valores discrepantes. Da mesma forma, considerando a energia de compactação aplicada, que é constante, e os valores de densidade aferidos, pode-se dizer que a umidade mensurada dos resíduos (umidade média de 56%) tem sido ideal para esta operação, podendo inferir que os equipamentos empregados têm sido satisfatórios. Um dos fatores que ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 pode estar contribuindo para se obter as densidades observadas é a composição dos resíduos. O alto teor de matéria orgânica presente nos resíduos domiciliares (cerca de 62%) e seu teor de umidade podem estar ajudando a conferir boa compactação. Densidade dos Resíduos Compactados (t/m3) 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Inclinação da Rampa de Aterragem (1:X) Figura 2 Densidade x Inclinação da rampa de aterragem de RSU 80,0 70,0 Umidade dos Resíduos (%) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 Densidade (t/m3) Figura 3 Umidade dos RSU x Densidade ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 80,0 Umidade Precipitação ,0 800 Umidade dos Resíduos (%) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10, Precipitação (mm) 0,0 0 01/09/02 10/12/02 20/03/03 28/06/03 06/10/03 14/01/04 23/04/04 Período Figura 4 Umidade x Precipitação 1, ,40 Precipitação Densidade 700 Densidade dos Resíduos (t/m3) 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0, Precipitação (mm) 0,00 0 1/9/02 31/10/02 30/12/02 28/2/03 29/4/03 28/6/03 27/8/03 26/10/03 25/12/03 23/2/04 23/4/04 22/6/04 Período Figura 5 Densidade x Precipitação Não se observou uma relação direta da precipitação verificada com a umidade dos resíduos, indicando que esta tem tido pouca influência sobre a umidade. Já em relação à densidade dos resíduos, observou-se uma tendência desta elevar-se nos períodos chuvosos, apesar de que observações de campo têm demonstrado que neste período a operação de compactação é bastante dificultada, principalmente devido à composição dos resíduos, que apresentam uma quantidade significativa de plástico, fazendo com que os tratores deslizem sobre os mesmos, perdendo eficiência na compactação, ainda que sejam aplicadas altas cargas sobre os mesmos. Nestas situações as inclinações têm sido maiores que as usuais e, mesmo assim, as densidades obtidas não têm sofrido grandes alterações. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 CONCLUSÕES O trabalho apresentou os resultados do controle de compactação dos resíduos sólidos urbanos no aterro sanitário de Belo Horizonte. O monitoramento compreendeu um período de 22 meses, tendo sido utilizados os dados e condições reais da operação diária do aterro. Entre os resultados observados, pode-se dizer que a densidade dos resíduos encontra-se dentro do esperado, demonstrando que os mesmos vêm sendo aterrados de forma adequada. No entanto, essa situação não descaracteriza a necessidade de serem realizadas melhorias em alguns aspectos operacionais. Um deles diz respeito à inclinação da rampa de aterragem, da ordem de 1:4,15, devendo, segundo a literatura consultada, estar situada em torno de 1:3. Os bons resultados alcançados também podem ser atribuídos à manutenção da equipe de operadores dos equipamentos, a qual, pode-se afirmar, já absorveu a técnica de compactação adotada, e ainda ao acompanhamento sistemático que vem sendo realizado pela equipe da Gerência Operacional da CTRS. Considerando que as condições de operação do aterro sanitário de Belo Horizonte são semelhantes à de diversos aterros do mesmo porte no Brasil, acredita-se que os resultados obtidos no estudo possam contribuir para a definição de parâmetros de projeto e de operação desses empreendimentos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BOSCOV, M.E.G.; ABREU, R.C. Aterros Sanitários. Previsão de desempenho x comportamento real. São Paulo, ABMS, MARQUES, A.C.M. Compactação e compressibilidade de resíduos sólidos urbanos. Tese de Doutoramento, EESC USP, São Carlos TCHOBANOGLOUS, G., THIESEN, H., VIGIL, S. A. (1993). Integrated Solid Waste Management - Engineering Principles and Management Issues. McGraw-Hill International Editions. 978p. 4. CATAPRETA, C. A. A.;SIMÕES. G. F.; BATISTA, H. P.; MARTINS, H. L. Avaliação da Compactação dos Resíduos Sólidos Urbanos Dispostos no Aterro Sanitário da BR 040 em Belo Horizonte MG. [CD ROM]. In: 5º Congresso Brasileiro de Geotecnia Ambiental - REGEO'2003. Porto Alegre/RS: ABMS, TCHOBANOGLOUS, G., THIESEN, H., VIGIL, S. A.. Integrated Solid Waste Management - Engineering Principles and Management Issues. McGraw-Hill International Editions. ISBN p SIMÕES, G. F. Modelo para avaliação de recalques em aterros de disposição de resíduos sólidos urbanos. Tese de Doutorado, PUC-Rio, SMLU - Secretaria Municipal de Limpeza Urbana. Relatório de Atividades. Belo Horizonte: SMLU, julho/ SMLU - Secretaria Municipal de Limpeza Urbana. Caracterização dos Resíduos Sólidos Domiciliares de Belo horizonte. Belo Horizonte: SMLU, julho/ SLU Superintendência de Limpeza Urbana de Belo Horizonte (1995). Perfil de geração de resíduos sólidos domiciliares no município de Belo Horizonte no ano de Belo Horizonte: SLU. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7