III PROPRIEDADES FÍSICAS DOS RESÍDUOS SÓLIDOS DO ATERRO DA MURIBECA

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1 III PROPRIEDADES FÍSICAS DOS RESÍDUOS SÓLIDOS DO ATERRO DA MURIBECA Adriana Bandeira e Farias (1) Engenheira Civil ( Universidade Católica de Pernambuco). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco. Membro do Grupo de Resíduos Sólidos - GRS. José Fernando Thomé Jucá Professor do Departamento de Engenharia Civil da UFPE. Doutor pela Universidad Politécnica de Madrid. Coordenador do Grupo de Resíduos Sólidos - GRS. Coordenador do Programa de Monitoramento dos Aterros da Muribeca e Aguazinha. Membro da equipe executora do Projeto Desenvolvimento Sustentável do Município do Rio Formoso - UNICAP/AVINA. FOTOGRAFIA NÃO DISPONÍVEL Endereço (1) : Rua Marechal Deodoro, Encruzilhada - Recife - PE - CEP: Brasil - Tel.: (81) Fax: (81) adriband@npd.ufpe.br RESUMO Este artigo tem por finalidade o estudo das propriedade físicas (peso específico úmido in situ, peso específico das partículas sólidas e umidade), levando também em consideração a composição gravimétrica dos resíduos sólidos. As propriedades físicas e a composição gravimétrica foram determinadas por meio de ensaios de laboratório e campo, e influenciam no tipo de tratamento e destinação final. Os resíduos sólidos utilizados nesta pesquisa, foram coletados na Célula 02 do Aterro da Muribeca, localizado na cidade de Jaboatão dos Guararapes, Região Metropolitana do Recife Pernambuco, que recebe diariamente 2800 toneladas de lixo (domésticos, hospitalares, comerciais, industriais e varrições públicas), recolhidos nas cidade de Recife e Jaboatão dos Guararapes. A analise dos resultados possibilitou, entre outras coisas, concluir que as metodologias aplicadas, foram bastantes satisfatória e que para a determinação correta do peso específico das partículas sólidas de alguns materiais faz-se necessário uma pré lavagem. PALAVRAS-CHAVE: Resíduos Sólidos, Propriedades Físicas, Composição Gravimétrica, Ensaios de Laboratório e Ensaios de Campo. INTRODUÇÃO A caracterização dos resíduos sólidos é realizada através de suas propriedades físicas, químicas e biológica, nas quais são obtidos por ensaios como: umidade, peso específico, entre outros. Segundo MANASSERO et al. (1996) as propriedades dos resíduos sólidos urbanos são de difíceis quantificação por: serem heterogêneos, variar em diferentes localidades, pela dificuldade de obter amostras representetivas, a falta de amostradores e procedimentos de ensaios adequados para lixo, e por as suas propriedades mudarem drasticamente com o tempo. A composição dos resíduos sólidos urbanos, que são depositados em um aterro, é muito importante para o estudo do comportamento físico da massa como um todo, pois o mesmo influencia muito na compressibilidade e na resistência do aterro, por exemplo, quanto maior a quantidade de material degradável, maior a compressibilidade e menor a resistência; e possibilita o estudo de aproveitamento das diversas frações dos resíduos para a compostagens e reciclagem. Os resíduos sólidos geralmente são compostos de uma variedade de materiais tais como: plásticos, papeis, vidros, metais, tecidos, madeiras, borrachas, couros, matérias orgânicas. Esta composição varia de lugar para lugar, pois depende e muito da situação econômica, cultural, e social da área estudada. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 O Peso Específico Úmido de um material é definida como sendo seu peso úmido pelo seu volume, dependendo de seu índice de vazios, umidade, composição e compactação, podendo variar num mesmo tipo de material; tem importância para o dimensionamento de coleta e tratamento, determinação da capacidade volumétrica dos meio de coleta, transporte, disposição final; e o mesmo varia com o tempo e com as condições climáticas. A umidade é a quantidade de água contida num volume de material e o peso das partes sólidas do mesmo. Sua determinação é de fundamental importância para: vida dos micro organismos que decompõe a matéria orgânica existente, na escolha da tecnologia de tratamento, para aquisição dos equipamentos de coletas, e influencia no poder calorífico do conjunto, e o peso específico úmidos in situ ; seu valor são modificados pelos seguintes fatores segundo MITCHELL et al.(1995), adup MANASSERO et al. (1996): Condições climáticas do local, composição inicial do resíduos, sistema de drenagem, etc.. A umidade determinada pelo método estufa, pode ser realizada considerando como base de cálculo o peso úmido, utilizando a estufa em C de temperatura, ou o peso seco da amostra, com a estufa a no máximo 75 0 C O peso específico das partículas sólidas é por definição o peso seco do material pelo seu volume total. MATERIAIS E MÉTODOS Os ensaios foram realizados com amostras de resíduos sólidos urbanos domésticos, classificados segundo a Norma NBR (ABNT, 1987) como Classe II (não inertes), tendo idades estimadas entre 6 meses e 1 ano, na época da coleta. Para obter o Peso Específico Úmido In Situ dos resíduos sólidos, foram escolhidos locais na Célula 02 do Aterro da Muribeca (Figura 1), em seguida fez-se uma escavação até uma certa profundidade que visualmente se observava apenas resíduos sólidos, posteriormente cravou-se uma caixa metálica vazada de dimensões 0,706m x 0,706m x 0,20m. Os resíduos sólidos retirados da caixa foram armazenando em recipientes de 70 litros, para posterior pesagem e determinação da composição gravimétrica, umidade e peso específico das partículas sólidas. Todos os passos estão mestrados, através de fotografias, na Figura 2. O peso específico úmido é obtido por: p γ (1) Onde: P = peso do resíduo sólido V = volume interno da placa h = V ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 CÉLULA m XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental Figura 1: Localização dos Ensaios de Peso Específico Úmido In Situ. CÉLULA 2 ENSAIO 03 ENSAIO ENSAIO m CÉLULA 1 PONTOS DOS ENSAIO Figura 2: Ensaio de Peso Específico Úmido in situ :(A) Retirada da Cobertura do Aterro; (B) Medição da Profundidade do Ensaio; (C) Aspecto do Lixo Aterrado; (D) Nivelamento da Placa; (E) Vista do Buraco Resultante do Ensaio. A B C D E ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 As Umidades das amostras foram obtidas através de ensaios de laboratório utilizando o Methods of Analysis de Sewage Sluage Solid Waste and Compost Who Int. Reference Center for Wastes Disposal. Este método tem como procedimento, pesar uma quantidade de resíduos sólidos em uma capsula e colocar na estufa (Fanem do modelo Orion 515), graduada para temperatura de 105 0, até que seu peso se estabilize. O teor de umidade é dado por: Peso Úmido Peso Seco H % = 100 (2) Peso Úmido A Composição Gravimétrica do lixo aterrado na Célula 02 foi realizado, pesando uma certa quantidade de lixo que foi armazenado, do ensaio de peso específico úmido, em seguida fez-se a separação dos materiais existente na amostra e pesados separadamente. Para facilitar a separação, devido a quantidade de lixo, utilizou-se uma peneira de dimensões 0,97m x 0,95m e malha de 6mm. A composição é a percentagem de cada um material em relação ao peso total da amostra, ou seja: Pi CG% = x100 (3) P t Onde: CG% = Composição Gravimétrica em porcentagem P i = Peso de um constituinte do resíduo sólido P t = Peso total dos materiais constituintes do resíduo sólido O peso específico das partículas sólidas dos resíduos sólidos foram obtidos através das normas ME/DNER - 93/64 e ABNT - NBR 6508 (1984), utilizados para solos, fazendo algumas adaptações. Este ensaio consiste em: Pesar um picnômetro vazio, seco e limpo (chamando de P1), neste caso os picnômetros utilizados foram de 50ml ou de 500ml; Colocar a amostra no picnômetro e pesar novamente (chamando de P2); Adicionar água destilada até cobrir toda amostra, ultrapassando-a; Retirar todo ar existente na amostra; Encher o picnômetro completamente de água destilada e pesa-se (chamando de P3); Retirar todo o material e limpar o picnômetro; Preencher todo o picnômetro somente com água destilada, e pesar (chamando de P4). O ar existente entre as partículas dos materiais são retirados por dois métodos, devido as dimensões dos picnômetros: Quando o picnômetro era de 500ml utilizava-se, um fogareiro elétrico (Figura 3 A), de uma boca, de potência máxima 600w.a, agitando-o para evitar superaquecimento. Quando o picnômetro era de 50ml foi usado uma bomba à vácuo (Figura 3-B), do modelo Fanem, com capacidade de pressão de 76 cm.hg Obs.; Quando utilizar o fogareiro elétrico para retirada dos gases, tem que esperara que o picnômetro esfrie até a temperatura ambiente antes de adicionar a água. A densidade real é dado por: P P 2 1 γ = (4) ( P P ) ( P P ) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 3: Ensaio de Peso específico das Partículas Sólidas: (A) Aquecimento dos resíduos sólidos; (C) Bomba à vácuo; (D) Aspecto do ensaio de vidro e matéria orgânica durante o ensaio. A C B RESULTADOS E ANÁLISES Foram realizados três ensaios para a determinação do Peso Específico Úmido In Situ para a Célula 02 do aterro da Muribeca, com as seguintes características: Ensaio 01: Profundidade de 0,78m da superfície, aparentemente secos e apresentando visivelmente uma grande quantidade de metralha. Ensaio 02: Profundidade de 0,87m,; aparentemente úmido. Ensaio 03: Profundidade de 1,60m, aparentemente úmido. Com os resultados do peso específico úmido e através das Formulas (5 e 6) possibilitou a obtenção do peso específico seco e todos os resultados estão mostrados na Tabela 01. Ph γ h = (5) V γ h γ s = (6) 1 + h Onde: γ h = peso específico úmido γ s = peso específico seco P h = peso específico úmido h = umidade ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Tabela 1 :Resultados do Ensaio de Peso Específico Úmido in situ. ENSAIO PROFUNDIDADE (m) UMIDADE PESO ESPECÍFICO (kn/m 3 ) ÚMIDO SECO 01 0,78 13,00 14,54 12, ,87 23,09 11,02 8, ,60 26,07 11,071 8,78 Analisando a Tabela 1 observa-se que o ensaio 01 obteve um valor superior aos demais, este fato se deve a grande quantidade de metralha existente nesta profundidade, aumentando com isso o peso total do material retirado de dentro da placa. Para indicar a que Umidade se encontrava os resíduos sólidos do ensaio de peso específico foram realizados três ensaios de cada profundidade, cuja a média dos resultados encontra-se na Tabela 02. Tabela 02 : Resultado dos Ensaios de Umidade para o Peso Específico das Úmido in situ. ENSAIOS PROFUNDIDADE (m) UMIDADE 01 0,78 13, ,87 23, ,60 26,07 As umidades da Célula 02 do Aterro da Muribeca nas profundidades estudadas aumentaram gradativamente, e seus valores estão na gama dos valores estudado por MARIANO (1999), através de ensaios de SPT, nesta Célula, que variaram entre 13% e 54% Utilizando o material armazenado no ensaio de peso específico úmido foram realizados três Composições Gravimétrica do resíduo sólidos aterrado na Célula 02 do Aterro da Muribeca, cujo os resultados encontra-se na Tabela 03. ENSAIOS Tabela 03: Composição do Lixo da Muribeca. MATÉRIA ORGÂNICA METAIS VIDROS PLÁSTICOS OUTROS * 01 53,01 0,47 2,62 43, ,22 3,32 1,51 18,17 27, ,82 3,70 1,72 17,39 32,96 MÉDIA 49,02 3,51 1,615 12,73 34,88 * outros = papel, papelão, ossos, cascas de coqueiro e coco em pequenos tamanhos, material têxtil, pedaços pequenos de madeiras e pedras, e náilon. A composição gravimétrica da Tabela 03, comparada com a composição média dada por PERREIRA NETO (1991), papel ou papelão 26,5%, plástico 2,9%, vidro 1,6%, metais 2,3%, matéria orgânica 48% e outros 18,7%, estão em sua maioria em concordância; Realizou-se ensaios de Peso específico das partículas sólidas para plástico, matéria orgânica, vidros e outros (papel, papelão, ossos, cascas de coqueiro e coco em pequenos tamanhos, material têxtil, pedaços pequenos de madeiras e pedras, e náilon), individualmente. Os resultados obtidos encontra-se na Tabela 04. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Tabela 04: Resultado dos Ensaios de Peso Específico das Partículas. ENSAIOS MATERIAIS MATÉRIA ORGÂNICA kn/m 3 VIDROS kn/m 3 PLÁSTICOS kn/m 3 * OUTROS kn/m 3 PESO ESPECÍFICO DAS PARTÍCULAS 01 25,1 25,1 3,48 20, ,3 25,2 4,47 10, ,5 11,5 19,18 MÉDIA 25,2 17,39 6,48 16,89 * outros = papel, papelão, ossos, cascas de coqueiro e coco em pequenos tamanhos, material têxtil, pedaços pequenos de madeiras e pedras, e náilon. Sabendo que o peso específico dos grãos de argila varia entre 25 e 27,8 kn/m 3 e o das turfas é de 13,7 kn/m 3, conclui-se que, se comparar estes valores com o encontrados para conjunto dos materiais ensaiados nesta dissertação, este último se encontra entre as turfas e argilas, em concordância com a conclusão obtida por SIMPSON & ZIMMIE (2000) em relação a este assunto. CONCLUSÕES Os resultados descritos nesta pesquisa permitem chegar as conclusões que são validas no âmbito da mesma, porém a metodologia utilizada, incluindo os procedimentos e equipamentos de ensaios, podem ser aplicados em outras pesquisas. A seguir são apresentadas as considerações finais e as conclusões desta pesquisa:! A metodologia de determinação de peso específico úmido através da utilização se caixas vazadas é bastante simples, de fácil aplicação e demostrou ser bastante eficiente;! O peso específico úmido do material aterrado na Muribeca tem valor médio de 11,04 kn/m 3 ;! Os ensaios de peso específico das partículas sólidas obteve resultados coerente, mostrando com isso que pode aplicado com bastante confiança;! O terceiro ensaio resultando o valor de peso específico das partículas sólidas superior aos outros ensaios, pois existia um pouco de matéria orgânica impregnada nestes materiais; já nos outros dois ensaios foram realizados depois de serem lavados em água corrente;! A metodologia utilizada para a determinação do peso específico das partículas sólidas foi a da mecânica dos solos convencional, a qual se apresentou satisfatória quando aplicada no lixo, surgindo apenas dificuldade por causa das dimensões deste material, que teve de ser reduzido;! Os ensaios de peso específico das partículas sólidas obtiveram resultados coerentes, mostrando com isso que podem ser aplicados com bastante confiança, porém em alguns materiais é necessário uma prélavagem antes de ensaiar para não falsear seu valor; ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ABNT - NBR (1987) - Resíduos Sólidos. 2. ABNT - NBR 6508 (1984) Ensaios de Peso Específico dos Grãos. 3. MANASSERO, M., VAN IMPE, W. F. e BOUAZZA, A., (1996), Waste Disposal and Containment, Second International Congress on Environmental Geotechnics, State of the Art Reports, v 1, pp MARIANO, M. O. H. (1999); Recalque no Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca PE; Tese de Mestrado, UFPE, ME\DNER 93/64 - Densidade Real de Solo. 6. MITCHELL, J. K., BRAY, J. D., MITCHELL, R. A. (1995), Material Interations in Soil Waste Landfills, Proc., International Confence The Geoenvironment 2000, ASCE GSP, n 0 46, vol. 02, Ed. Yalcin B. Acar and David E. Daniel, New Orleans New York. 7. Methods of Analysis of Sewage Sludge Solid Waste and Compost, Who International Reference Centre for Waste Disposal, CH 8600 DÜBENDORF (SWITZERLAND), PEREIRA NETO, J. T.. (1991), Reciclagem de Resíduos Sólidos Doméstico, Revista : Saneamento Ambiental, n 0 16, ano II, Outubro/Novembro, 1991, pp ZIMMENRMAN, R. E., CHEN, W. H. e FRANKLIN, A. G. (1997), Mathematical Model for Solid Waste Settlemente, Proc. Conf. on Geotechnical Practice for Disposal of Solid Waste Materials. Univ. of Michigan, ASCE pp ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8