AVALIAÇÃO DOS CRITÉRIOS RELEVANTES À IMPLANTAÇÃO DA COMPOSTAGEM COMO TRATAMENTO DOS RSU POR MEIO DO MÉTODO AHP

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1 7 e 8 Novembro 2012 AVALIAÇÃO DOS CRITÉRIOS RELEVANTES À IMPLANTAÇÃO DA COMPOSTAGEM COMO TRATAMENTO DOS RSU POR MEIO DO MÉTODO AHP RESUMO Diana Janice Padilha 1 Carlos Humberto Martins 2 Rafael Verissimo 3 Diego Lima Chechin Camacho Arrebola 4 Larissa De Angelis Guizelini 5 Taís Larissa da Silva 6 Os resíduos sólidos urbanos (RSU) representam um dos problemas associados aos ambientes urbanos a serem resolvidos pela administração pública. Assim, busca-se a aplicação de diversas tecnologias, no intuito de facilitar a gestão dos mesmos. Neste âmbito, inserem-se os processos de tratamento, os quais tem por objetivo inertizar os resíduos de modo que estes não causem danos ambientais e à saúde pública. Destaca-se entre tais tecnologias a compostagem, que pode ser realizada por meio de métodos diferenciados, sendo que sua implantação está associada a diversos critérios das esferas ambiental, social e econômica. Mostra-se necessária, portanto, a avaliação de tais critérios, de modo a definir a viabilidade da compostagem de acordo com a realidade local. Para tal, surgem diversas alternativas visando facilitar esta avaliação, onde enquadra-se o Analytic Hierarchy Process (AHP). Desta forma, o presente estudo visou avaliar os critérios associados à implantação de diferentes métodos de compostagem como tratamento da parcela orgânica dos RSU. Com isso, foi possível verificar que as tecnologias tidas como mais complexas apresentam melhor eficiência no tratamento, porém demandam maiores investimentos quando comparadas aos métodos mais simples. Além disso, o AHP foi confirmado como uma ferramenta útil no que tange as decisões referentes à gestão dos RSU. Palavras-chave: AHP. Compostagem. Resíduos Sólidos Urbanos. 1 Mestrando, Universidade Estadual de Maringá-UEM, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana- PEU, diana_jpa@yahoo.com.br 2 Prof. Dr., Universidade Estadual de Maringá-UEM, Departamento de Engenharia Civil-DEC, chmartins@uem.br 3 Mestrando, Universidade Estadual de Maringá-UEM, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana- PEU, verissimoambiental@hotmail.com 4 Mestrando, Universidade Estadual de Maringá-UEM, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana- PEU, diego_lcca@hotmail.com 5 Mestranda, Universidade Estadual de Maringá-UEM, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana- PEU, lariguizelini@hotmail.com 6 Mestranda, Universidade Estadual de Maringá-UEM, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana- PEU, taislarissa@hotmail.com

2 1. INTRODUÇÃO Os resíduos sólidos urbanos (RSU), gerados pelas atividades da sociedade nos centros urbanos, fazem parte de um dos problemas atuais enfrentados pela administração pública. Uma vez que a geração destes vem intensificando-se desde a Revolução Industrial, o desafio é gerenciar de modo a garantir a qualidade de vida e ambiental. Neste sentido, a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), instituída pela Lei Federal n de 2010 (BRASIL, 2010), veio no intuito de direcionar as ações de gestão e gerenciamento dos resíduos, desde a coleta até a destinação final adequada. Além das iniciativas de reciclagem e reaproveitamento de resíduos, a PNRS cita ainda a compostagem como interessante do ponto de vista ambiental, uma vez que esta tem como resultado um composto que pode ser utilizado como condicionante do solo. A compostagem é definida como o processo de decomposição biológica dos resíduos orgânicos, sob condições controladas de aerobiose, o qual tem como resultado um composto relativamente estável e rico em nutrientes (FARRELL E JONES, 2009). Para Vespa (2005), a compostagem é uma forma de reciclagem da matéria orgânica presente nos resíduos sólidos urbanos. O processo ocorre em quatro fases distintas, sendo estas as fases mesófila, termófila, de resfriamento e de maturação, durante as quais as mudanças de temperatura resultam na estabilização da matéria orgânica (BIDONE E POVINELLI, 1999). Para Richard (1992) e Bidone e Povinelli (1999), os principais parâmetros ambientais interferentes na compostagem são a relação carbono/nitrogênio, a umidade, a presença de oxigênio e a temperatura. Este tipo de tratamento passou a ser utilizado por representar como principais vantagens a redução da quantidade de resíduos enviada ao aterro sanitário e a possibilidade de utilização do composto como condicionante do solo na agricultura. Além disso, Petric, Helic e Avdic (2012) consideram a técnica como eficiente na redução de massa e volume dos resíduos orgânicos, destruindo ainda os organismos patogênicos e estabilizando os nutrientes presentes. Porém, um dos principais fatores que dificultam a implantação da compostagem é a heterogeneidade dos resíduos quanto ao tamanho e a origem (RICHARD, 1992). Vê-se ainda como desvantagem a dificuldade em encontrar mercado para o composto produzido, uma vez que este demanda controle de qualidade rigoroso e oneroso, já que pode conter metais pesados em quantidades prejudiciais às plantas e ao ambiente (RENKOW E RUBIN, 1998; FARRELL E JONES, 2009). Existem diversos métodos de compostagem, os quais diferenciam-se pelo seu grau de complexidade. Neste âmbito, citam-se os processos realizados em pilhas estáticas, onde a aeração ocorre pelo fluxo convectivo do ar e o processo é responsável pela lenta degradação da matéria orgânica; em pilhas aeradas, onde o ar é inserido por revolvimento ou bombeamento; e em reatores, nos quais existem dispositivos de irrigação, revolvimento e aeração do material (HAUG, 1993, apud BRITO, 2008). A análise da viabilidade de implantação destes tipos de tratamento demanda maiores estudos, uma vez que a qualidade dos mesmos está relacionada a diversos critérios de diferentes esferas. Neste âmbito, Pires, Chang e Martinho (2011) acreditam que as metodologias as quais se tem acesso atualmente simplificam o processo de escolha de tecnologias viáveis. Dentre tais métodos destaca-se o Analytic Hierarchy Process (AHP), o qual, segundo Karagiannidis et al. (2010), é considerado eficiente no auxílio à tomada de decisões, tendo sido utilizado em estudos direcionados à gestão de recursos naturais e de resíduos. Visto isso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar critérios referentes à implantação da compostagem como tratamento da parcela orgânica presente nos RSU, de modo a verificar a partir destes qual o melhor método de compostagem a ser aplicado. Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 2

3 3. METODOLOGIA O Analytic Hierarchy Process (AHP) é um método desenvolvido por Thomas Saaty na década de 70, o qual tem por objetivo relacionar critérios e subcritérios a alternativas que visem à resolução de um problema, formando assim uma estrutura hierárquica (VIDAL et al., 2010). Segundo Kaya (2012), tal método vem sendo aplicado amplamente no auxílio à tomada de decisões em diversos âmbitos, desde a gestão de processos à alocação de recursos, e é considerado por Karagiannidis et al. (2010) como uma ferramenta útil na avaliação dos diversos aspectos relacionados à gestão dos resíduos sólidos. A metodologia descrita para o presente estudo é a mesma aplicada por Pereira (2007) e Oliveira (2012), a qual é definida como simplificada. A mesma é dividida em quatro fases distintas, sendo a primeira a construção da hierárquica correspondente ao objetivo do estudo, aos critérios e subcritérios e às alternativas, conforme exemplificado na Figura 1. Figura 1 Modelo de estrutura hierárquica Fonte: Saaty (1991) apud Abreu et al. (2000). A segunda etapa corresponde à avaliação de pares de critérios, de acordo com a escala definida por Saaty e demonstrada na Figura 2. Em seguida, os pesos atribuídos a cada critério construirão a matriz de julgamento A, na qual a diagonal principal sempre será completada com 1, enquanto os elementos diagonais mantém a relação de reciprocidade, ou seja, se A é x vezes mais preferível que B, então B é 1/x vezes mais preferível que A (MARCHEZETTI, 2009; OLIVEIRA, 2012). Figura 2 Escala de julgamento de importância Fonte: Saaty (1991) apud Marchezetti, Kaviski e Braga (2011). A próxima etapa compreende a obtenção da matriz normalizada (*A) por meio da Equação (1), para que seja possível determinar as prioridades médias locais (PML s) a partir da Equação (2). Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 3

4 Um dos aspectos associados ao método AHP é a sua subjetividade, a qual relaciona-se à consistência do estudo. Para que se prove a credibilidade deste, é necessário calcular a chamada Razão de Consistência (RC). Para tal, primeiramente procede-se os cálculos do Vetor B (Equação 3), do Vetor C (Equação 4), do (Equação 5) e do Índice de Consistência (Equação 6). Por fim, em posse do Índice de Consistência Randômico (Tabela 1), finaliza-se a avaliação com a obtenção da RC (Equação 7), a qual, segundo Contreras et al. (2008) deve manter-se abaixo de 0,10 (ou 10%) ou então demonstra que o estudo é inconsistente e que os julgamentos devem ser revistos. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Ordem da matriz (nxn) Índice de Consistência Randômico Tabela 1 Índices de Consistência Randômicos ,58 0,9 1,12 1,24 1,32 1,41 1,45 1,49 Fonte: Adaptado de Saaty (1991) apud Pereira (2007). 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 3 representa a estrutura formada pelos principais critérios considerados importantes na análise da viabilidade de implantação de três métodos diferenciados de compostagem. Figura 3 Estrutura hierárquica proposta para o presente estudo Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 4

5 A matriz de julgamento A, demonstrada na Figura 4, foi construída a partir dos pesos atribuídos aos pares de alternativas com relação ao critério custo do investimento. Em seguida, por meio da Equação 1, calculou-se os valores a serem inseridos na matriz normalizada *A, exposta na Figura 5. Figura 4 Matriz de julgamento A para o critério custo do investimento Figura 5 Matriz normalizada *A para o critério custo do investimento A definição das alternativas prioritárias ocorreu com a utilização da Equação 2, a qual teve por resultado os valores expressos na Figura 6. Figura 6 Prioridades médias locais para o critério custo do investimento Assim, foi possível verificar que a compostagem em pilhas estáticas demanda menores investimentos quando comparada às demais tecnologias, sendo uma alternativa viável ao se considerar o fator econômico, o qual demonstra-se relevante nas decisões tanto no âmbito da administração municipal quanto do setor privado. Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 5

6 Após a determinação das prioridades médias locais, mostrou-se necessária a verificação da consistência dos pesos atribuídos às alternativas. Desta forma, primeiramente obtiveram-se os vetores B e C, por meio das Equações 3 e 4, sendo os resultados apresentados na Figura 7. Figura 7 Resultados para os vetores B e C para o critério custo do investimento Por fim, em posse dos vetores B e C, e das Equações 5, 6 e 7, foi possível chegar aos valores de λ máx, do Índice de Consistência e da Razão de Consistência, esta última encontrando-se menor que o recomendado, 10%. Assim, provou-se a consistência da avaliação, perante a subjetividade do método aplicado. Figura 8 Resultados para λ máx, IC e RC para o critério custo do investimento Fonte: os autores (2012) O mesmo procedimento foi realizado para os demais critérios, estando representadas na Figura 9 as alternativas prioritárias relativas à necessidade de pessoal capacitado para sua operação e manutenção. Figura 9 Prioridades médias locais para o critério necessidade de pessoal capacitado Ao considerar a necessidade de mão de obra especializada, tem-se um acréscimo nos custos associados ao processo. Sendo assim, a compostagem em pilhas estáticas é tida com 64% de preferência, por ser considerada mais simples e não demandar deste tipo de mão de obra. Já a compostagem em reatores, com 7% de prioridade, é a tecnologia mais complexa e necessita de pessoal capacitado tanto na sua operação quanto na sua manutenção, enquanto a compostagem em pilhas aeradas apresentou percentual de importância de 28%, por ser mais simples que as pilhas aeradas, mas por apresentar-se tecnologicamente mais desenvolvida que as pilhas estáticas. Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 6

7 A Figura 10 mostra os resultados obtidos quanto às prioridades no que se refere ao critério de prazo de implantação. Figura 10 Prioridades médias locais para o critério prazo de implantação Neste sentido, pode-se considerar que as tecnologias de maior complexidade, como a compostagem em reatores, demandam de maior prazo para implantação, fazendo com que as metodologias mais simples sejam vistas como prioritárias perante os tomadores de decisão, o que se deve a maior facilidade de implantação de um sistema que necessitará de menor prazo para funcionar e auxiliar na resolução do problema dos resíduos. Por fim, a ordem de importância dos métodos de compostagem de acordo com o critério referente à eficiência do tratamento é exposta na Figura 11. Figura 11 Prioridades médias locais para o critério eficiência do tratamento A compostagem em reatores, tida como a tecnologia mais complexa, é vista como de maior eficiência no tratamento da parcela orgânica dos resíduos, fato que se deve à facilidade do sistema em proporcionar as condições necessárias para que a compostagem ocorra adequadamente, fazendo ainda com que o processo realize-se em menor período de tempo. No caso de sistemas mais simples, como as pilhas estáticas, o tratamento ocorrerá de forma mais lenta e as falhas decorrentes do tratamento podem alterar a qualidade do produto final, o composto. 5. CONCLUSÃO A aplicação do método AHP na avaliação proposta no presente estudo demonstrou-se satisfatória, uma vez que os pesos atribuídos às alternativas resultaram em razões de consistência abaixo do valor limitante imputado ao método. Salienta-se ainda que a subjetividade conferida ao AHP demonstra a importância da experiência do decisor no tema abordado, a fim de obter-se resultados consistentes e válidos. Por meio do estudo, foi possível verificar que o sistema mais complexo, de compostagem em reatores, demonstra-se mais eficiente no tratamento dos resíduos orgânicos que os demais. Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 7

8 Porém, quanto aos critérios relacionados aos aspectos econômicos, como o custo do investimento e a necessidade de mão de obra capacitada, os sistemas mais simples são vistos como preferenciais ao demandarem menores investimentos. O método AHP pode ser considerado uma técnica robusta e flexível de auxílio à tomada de decisões, sendo confirmada em tal estudo a sua eficácia em avaliações referentes aos resíduos, vindo a ser uma ferramenta útil para a administração pública na resolução dos problemas relacionados à gestão dos mesmos. AGRADECIMENTOS A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pelo incentivo dado aos pesquisadores. REFERÊNCIAS ABREU, L. M.; GRANEMANN, S. R.; GARTNER, I.; BERNARDES, R. S. Escolha de um programa de controle da qualidade da água para consumo humano: aplicação do método AHP. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 4, n. 2, 2000, p Disponível em: < Acesso em 27 de abril de BIDONE, F. R. A.; POVINELLI, J. Conceitos básicos de resíduos sólidos. São Carlos: EESC/USP, BRASIL. Lei n , de 02 de agosto de Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei n , de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. Diário Oficial [da República Federativa do Brasil], Brasília, Disponível em: Acesso em 16 nov BRITO, M. J. C. Processo de compostagem de resíduos urbanos em pequena escala e potencial de utilização do composto como substrato f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Processos). Universidade Tiradentes, Aracaju-SE. CONTRERAS, F.; HANAKI, K.; ARAMAKI, T.; CONNORS, S. Application of analytic hierarchy process to analyze stakeholders preferences for municipal solid waste management plants, Boston, USA. Resources, Conservation and Recycling, v. 52, issue 7, May 2008, p Disponível em: < Acesso em 24 de abril de FARRELL, M.; JONES, D. L. Critical evaluation of municipal solid waste composting and potential compost market. Bioresource Technology, v. 100, issue 19, October 2009, p Disponível em: < Acesso em 30 de maio de KARAGIANNIDIS, A.; PAPAGEORGIOU, A.; PERKOULIDIS, G.; SANIDA, G.; SAMARAS, P. A multi-criteria assessment of scenarios on thermal processing of infectious hospital wastes: A case study for Central Macedonia. Waste Management, v. 30, issue 2, February 2010, p Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 8

9 Disponível em: < Acesso em 24 de abril de KAYA, I. Evaluation of outsourcing alternatives under fuzzy environment for waste management. Resources, Conservation and Recycling, v. 60, March 2012, p Disponível em: < Acesso em 26 de abril de MARCHEZETTI, A. L. Avaliação de alternativas tecnológicas para o tratamento de resíduos sólidos domiciliares pela aplicação do método AHP: estudo de caso da região metropolitana de Curitiba f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental). Universidade Federal do Paraná, Curitiba, MARCHEZETTI, A. L; KAVISKI, E. & BRAGA, M. C. B. Aplicação do método AHP para a hierarquização das alternativas de tratamento de resíduos sólidos domiciliares. Ambiente Construído, v. 11, n. 2, 2011, p OLIVEIRA, V. H. M. Análise das interferências urbanas nas construções em shopping centers Dissertação (Mestrado em Engenharia Urbana). Universidade Estadual de Maringá. Maringá, PEREIRA, S. D. L. Modelagem da decisão por pacotes de viagem: um estudo usando processo de hierarquia analítica AHP f. Dissertação (Mestrado em Ciências em Engenharia de Produção). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, PETRIC, I.; HELIC, A.; AVDIC, E. A. Evolution of process parameters and determination of kinetics for co-composting of organic fraction of municipal solid waste with poultry manure. Bioresource Technology, v. 117, august 2012, p Disponível em: < Acesso em 02 de junho de PIRES, A.; CHANG, N.; MARTINHO, G. An AHP-based fuzzy interval TOPSIS assessment for sustainable expansion of the solid waste management system insetúbal Peninsula, Portugal. Resources, Conservation and Recycling, Volume 56, Issue 1, November 2011, Pages Disponível em: < Acesso em 24 de abril de RENKOW M.; RUBIN A. R.; Does Municipal Solid Waste Composting Make Economic Sense?, Journal of Environmental Management, v. 53, issue 4, 1998, p Disponível em: < Acesso em 06 de junho de RICHARD, T. L. Municipal solid waste composting: physical and biological processing. Biomass and Bioenergy, v. 3, issues 3-4, 1992, p Disponível em: < Acesso em 01 de junho de VIDAL, L. A.; SAHIN, E.; MARTELLI, N.; BERHOUNE, M.; BONAN, B. Applying AHP to select drugs to be produced by anticipation in a chemotherapy compounding unit. Expert Systems with Applications, v. 37, issue 2, 2010, p Disponível em: Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 9

10 < Acesso em 25 de abril de 2012 VESPA, I. C. G. Características minerais e energéticas do lixo urbano em processos de compostagem e biodigestão anaeróbia f. Dissertação (Mestrado em Agronomia). Universidade Estadual Paulista. Botucatu-SP, Anais do III Seminário de Pós-Graduação em Engenharia Urbana 10