RECALQUES E DECOMPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA EM ATERROS DE RESÍDUOS SÓLIDOS NA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE

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1 RECALQUES E DECOMPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA EM ATERROS DE RESÍDUOS SÓLIDOS NA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE José Fernando Thomé Jucá 1) Professor do Departamento de Engenharia Civil da UFPE. Doutor pela Universidad Politécnica de Madrid. Coordenador do Projeto de Geotecnia Ambiental Aplicada a Resíduos Sólidos PADCT/FINEP). Secretário Executivo do Comitê Nacional de Resíduos Sólidos da ABES. Maria Odete Holanda Mariano Mestranda em Engenharia Civil Geotecnia) pela UFPE. Especialista em Geotecnia pelo Centro de Estudos e Experimentações de Obras Públicas Madrid). Aperfeiçoamento em pesquisa no Projeto de Monitoramento Ambiental do Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca. Engenheira do Instituto Tecnológico do Estado de Pernambuco ITEP). Vera Lúcia Alves de Melo Mestranda em Engenharia Civil Geotecnia) pela UFPE. Aperfeiçoamento em pesquisa no Projeto de Monitoramento Ambiental do Aterro de Resíduos Sólidos da Muribeca. Engenheira do Projeto de Monitoramento Ambiental do Aterro de Resíduos Sólidos de Aguazinha. Endereço 1) : Rua José Nunes da Cunha apto Piedade - Jaboatão dos Guararapes - PE - CEP: Brasil - jucah@npd1.npd.ufpe.br RESUMO O objetivo deste trabalho é a análise dos recalques devido à decomposição da matéria orgânica e à dissipação de pressões neutras de gases e líquidos em aterros da Região Metropolitana do Recife. Realiza-se o acompanhamento do recalque in situ através da instalação de placas de recalque distribuídas diretamente sobre o lixo e as leituras são realizadas por nivelamento geométrico de precisão utilizando-se uma referência de nível situada em uma área próxima às células. Paralelamente ao monitoramento dos recalques foram obtidas amostras de resíduos sólidos de sondagens à percussão SPT) para realização de ensaios em laboratório para determinação do teor de sólidos voláteis avaliando desta forma o estado atual de decomposição do material disposto. A técnica de confinamento de Resíduos Sólidos Urbanos em aterros celulares está sendo realizada nos aterros da Muribeca Recife-PE) e Aguazinha Olinda-PE) e o projeto de recuperação executado nestas áreas visa minimizar o impacto ambiental causado pelo uso inadequado do local bem como aumentar a vida útil dos aterros. PALAVRAS-CHAVE: Recalques Matéria Orgânica Resíduos Sólidos Urbanos. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1864

2 INTRODUÇÃO O uso de áreas destinadas para disposição final de resíduos causam impactos ambientais que podem ser minimizados através de uma correta operação e técnica de tratamento eficiente. Dados do IBGE 1991) indicam que cerca de 76 % dos Resíduos Sólidos Urbanos RSU) produzidos no Brasil são dispostos em lixões e apenas 4 % recebem tratamento adequado. Em todo o país estima-se a existência de 5. lixões em operação recebendo uma carga diária de toneladas sem qualquer tipo de controle. Dentre as técnicas existentes para o tratamento dos RSU o aterro controlado é o método mais utilizado devido ao seu baixo custo se comparado a outras técnicas ex: incineração) e da facilidade de controle ambiental das suas características técnicas. A técnica de confinamento de RSU em aterros celulares está sendo realizada na Região Metropolitana do Recife nos aterros da Muribeca Recife-PE) e Aguazinha Olinda-PE) dividindo estes depósitos de resíduos em células através de critérios de engenharia ambiental e procedimentos operacionais específicos para posterior tratamento através da biorremediação. Esta técnica prevê a inoculação nas células de uma população microbiana propagada externamente com a intenção de acelerar o processo de degradação anaeróbia que já existe. O presente trabalho contém estudos para determinação dos recalques e análise da decomposição da matéria orgânica realizados nos referidos aterros onde iniciou-se em datas diferentes o processo de remediação da área para transformação dos lixões em aterros controlados. Neste sentido estão sendo monitoradas duas células de cada aterro com a finalidade de acompanhar a eficiência do tratamento que será realizado para acelerar o processo de degradação dos resíduos confinados nas células. O mecanismo de recalques é complexo sendo causado por processos físicos químicos e biológicos e em aterros de resíduos sólidos ocorrem 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. CARACTERÍSTICAS DAS ÁREAS Aterro da Muribeca O aterro da Muribeca localiza-se no Município de Jaboatão do Guararapes na zona sul da Região Metropolitana do Recife. Recebe uma carga diária de.8 toneladas que corresponde ao maior aterro do Estado de Pernambuco atendendo aos municípios de Recife e Jaboatão do Guararapes. Possui uma área de 6 hectares que funciona como depósito de lixo desde O processo de transformação da área em aterro controlado iniciou-se em 1994 consistindo na construção de 9 Células tendo sido construído até o momento 5 Células. A espessura da camada de lixo varia de 135m a 1m. A partir de setembro de 1998 iniciou-se a inoculação previsto no projeto de biorremediação em uma das células e o acompanhamento dos líquidos sólidos e gases está sendo realizado para verificação da eficiência do processo de aceleração da decomposição da matéria orgânica. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1865

3 Aterro de Aguazinha O aterro de Aguazinha está situado no Município de Olinda na zona norte da RMR. Recebe uma carga diária de 37 toneladas e corresponde ao segundo maior aterro do Estado de Pernambuco em operação atendendo apenas ao município de Olinda. Possui uma área de 17 hectares e funciona como depósito de lixo desde O processo de transformação da área em aterro controlado consiste na construção de 4 células e foi iniciado em A espessura da camada de lixo varia de 4m a 185m. A técnica de tratamento neste aterro também será a biorremediação e será implantada em apenas 1 célula. Até o momento estão sendo analisadas microbiologicamente e processadas amostras de chorume do referido aterro em laboratório com a finalidade de estabelecer um inóculo para acelerar o processo de decomposição. ESTUDO DOS RECALQUES Os aterros de resíduos sólidos ARS) sofrem grandes recalques podendo chegar a ordem de 3% de sua altura inicial Sowers 1973). No entanto recalques totais na ordem de 5% a 5% da altura inicial são também citados por Wall Zeis 1995) e Gandolla et al 1996). Com isto o seu volume diminui e sua capacidade de armazenamento aumenta. Segundo Manassero Bouazza 1996) a magnitude do recalque é afetada por vários fatores destacando-se densidade e índice de vazios inicial; grau de compactação; composição; idade; teor de matéria orgânica; altura; nível de chorume; sistema de drenagem de líquidos e gases e fatores ambientais. A idade e composição Figura 1) do aterro são de fundamental importância para a avaliação de seu potencial de recalque podendo-se afirmar que aterros mais antigos possuem um menor potencial de recalque que os aterros mais recentes. Segundo Edil et al 199 os recalques diminuem com o tempo e aumentam com a profundidade onde as mudanças ambientais podem causar um aumento ou diminuição da velocidade de decomposição devido as reações químicas e biológicas que ocorrem no interior do aterro. No caso dos aterros de Muribeca e Aguazinha a instrumentação utilizada para medir os recalques consta da instalação de placas de recalques constituídas de base quadrada de 6m haste metálica de 1m de altura e um marco de referência de nível Bench Mark). A distribuição das referidas placas ocorreu de modo que se observe o recalque em toda célula Figura ). A frequência das leituras é semanal e são executadas por Nivelamento Geométrico de Precisão. Os recalques medidos se devem a dissipação de poro-pressões dos líquidos e gases além do processo de decomposição da matéria orgânica. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1866

4 Figura 1: Composição gravimétrica dos aterros de Muribeca e Aguazinha. Matéria Orgânica 6% Metais 3% Outros 9% Plástico 1% Vidro 5% Outros 13% Papel/Papelão 19% Vidro Metal Plástico % % 8% RESULTADOS Papel 15% Matéria Orgânica 5% Aterro da Muribeca Inicialmente foram instaladas 1 placas de recalques na Célula no mês de outubro de 1997 e na Célula 1 no mês de julho de Na Célula as placas foram assentadas em uma camada de aproximadamente 3 cm de solo enquanto que na Célula 1 as mesmas foram assentadas diretamente sobre o lixo. Figura : Croquis das Células 1 e. Célula 1 Célula A medição dos recalques na Célula 1 ocorreu durante 154 dias e variou de 41mm a 94mm com o máximo na extremidade onde existe uma camada de 3 metros de lixo recente colocado em maio de 1998). A deformação específica relação entre o recalque medido e a altura inicial de lixo) variou de 19% a 15% Figura 3). Os altos valores dos recalques iniciais são atribuídos a aplicação da camada de cobertura sobre todas as placas instaladas. Observou-se aumento dos recalques em duas placas a partir de 16 dias de leitura Figura 3) provavelmente devido à inoculação de microorganismos no mês de setembro de 1998 porém os dados ainda são insuficientes para afirmar que este fato se deve apenas ao processo de biorremediação. De acordo com os valores apresentados os recalques medidos possuem uma magnitude muito pequena e em alguns pontos PL7 PL8 PL9 e PL 1) não estão mais ocorrendo recalques. Nos pontos Pl Pl4 Pl5 e PL6 os recalques são muito pequenos na ordem de 1mm/mês. Apenas na Placa PL1 que está localizada em uma área onde existe 3m de o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1867

5 lixo recente) é que o recalque possui uma maior magnitude confirmando o fato que camadas mais recentes isto é com um maior teor de matéria orgânica os recalques são maiores e vão diminuindo com o tempo devido a redução de matéria orgânica do meio. O coeficiente de compressibilidade variou entre 1 e 8. Este fato também é reforçado pelos baixos teores de sólidos voláteis os quais indicam que a atividade microbiológica está em seu final e que a célula se encontra próxima de se tornar inerte e estável. As altas concentrações de metano aproximadamente 6%) medidas nos drenos de gases e nos pontos de inoculação servem de base para esta afirmativa. Figura 3: Deformação específica na Célula 1. Tempo dias) H/H %) Início da Inoculação Placa 1 Placa Placa 3 Placa 4 Placa 5 Placa 6 Placa 7 Placa 8 Placa 9 Placa 1 Figura 4: Deformação específica na Célula. Tempo dias) H/H %) Placa 1 Placa Placa 3 Placa 4 Placa 5 Placa 6 Placa 7 Placa 8 Placa 9 Placa 1 Placa 11 Placa 1 Os recalques observados na Célula referem-se ao processo de decomposição da matéria orgânica. Porém em meados de 1997 foi aberta uma via de acesso entre as Células e 3 como previsto em projeto que acarretou uma drenagem de líquidos e gases muito grande ocorrendo principalmente nas placas próximas a este corte um recalque devido ao alívio de poro-pressões de líquidos e gases estando aí um dos motivos para que as placas de o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1868

6 recalques PL1 PL Pl3 e PL4 possuam valores muito maiores que as restantes. A medição dos recalques na Célula ocorreu durante 4 dias e os recalques variaram de 97mm a 68mm com o máximo na extremidade onde inicialmente o talude foi cortado para a execução de uma via de acesso para a Célula 3. A deformação específica relação entre o recalque medido e a altura inicial do aterro) variou entre 47% e 355%.Figura 4). O coeficiente de compressibilidade variou entre.6 e 49. Aterro de Aguazinha O acompanhamento dos recalques é realizado nas Células 1 e 4 através da instalação de seis placas de recalque diretamente sobre o lixo Figura 5). Os recalques medidos são referentes à decomposição dos resíduos ao longo do tempo e dissipação da poro pressão pois os recalques imediatos provocados pela sobrecarga referente à camada de argila compactada para cobertura final do aterro não foram medidos pelo fato das placas de recalque terem sido instaladas posteriormente à execução da cobertura. Figura 5: Croquis das Células 1 e 4. CÉLULA 1 CÉLULA 4 A maior intensidade de recalque é esperada para as placas instaladas em uma maior espessura de lixo. Na Célula 1 este comportamento se verifica para as placas 5 1 e 4 que apresentam recalques na ordem de 87mm 65mm e 41mm respectivamente e estão instaladas em uma altura inicial de lixo de 15m. A menor intensidade ocorre para a placa 6 medindo 115mm. A deformação específica variou de 15% a 191% Figura 6). O coeficiente de compressibilidade variou entre.6 e 1. Na Célula 4 este comportamento também se verifica. As placas 1 e 3 estão instaladas em uma maior altura de lixo e apresentam maior magnitude dos recalques na ordem de 191mm 165mm e 178mm respectivamente. Nesta célula a deformação específica variou de 6% a 8% Figura 7). O coeficiente de compressibilidade variou entre.3 e 1. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1869

7 III - 55 Figura 6: Deformação específica na Célula 1.!!! PL-1 PL- PL-3!!!! PL-4 PL-5 PL-6!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! H/H %) Tempo dias) Figura 7: Deformação específica na Célula 4. H/H %) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! PL-1 PL- PL-3! PL-4 PL-5 PL TEOR DE SÓLIDOS VOLÁTEIS Tempo dias) O teor de matéria orgânica presente em um ARS é de fundamental importância para o acompanhamento do processo de decomposição do resíduo bem como auxilia na avaliação da magnitude do recalque já que este também é função do grau de decomposição no qual o aterro se encontra). O teor de matéria orgânica também afeta as propriedades físicas e mecânicas do lixo Knochenmus 1998). Como o processo de decomposição de aterro está baseado na quantidade de matéria orgânica presente no meio pode-se dizer que aterros localizados em países mais desenvolvidos com teor de matéria orgânica próximo a 3%) recalcam menos que aterros localizados em países em desenvolvimento com teor de matéria orgânica próximo a 6%). o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 187

8 Segundo Mcbean et al 1995) citado por Simões Pereira Campos 1998) as variações de umidade idade e composição dos resíduos são de grande importância na identificação do grau e taxa de decomposição dos resíduos que por sua vez terão influência direta na diminuição do volume dos aterros ou seja nos recalques. Aterro da Muribeca As amostras de sólidos analisadas foram retiradas dos furos de sondagens executados nas Células 1 e do Aterro da Muribeca. A Figura 8 apresenta os valores obtidos para o teor de sólidos voláteis. Figura 8: Teor de sólidos voláteis no Aterro da Muribeca. PROFUNDIDADE m) CÉLULA 1 CÉLULA %) LIXO PROFUNDIDADE m) LIXO SOLO %) Na Célula 1 os valores de teor de sólidos voláteis variaram de 475% a 359% onde apresentaram uma faixa média de 15% e na Célula a variação do teor de sólidos voláteis é de 593 a 36%. Os valores de teor de sólidos voláteis se apresentam em uma faixa média de 15% porém nos furos 4 e 5 a média ainda é mais baixa com um valor de 115 e 97%. Observou-se que em geral o teor de sólidos voláteis diminui com a profundidade porém não apresentam um comportamento lógico. Em todos os casos ocorre o aumento do teor de umidade com o aumento do teor de sólidos voláteis. Em ambas as Células observa-se baixos valores de teor de sólidos voláteis menores que 13%) para maiores profundidades. Como esta área serve de depósito de lixo desde 1985 as maiores profundidades possuem idade de até 13 anos e consequentemente o lixo nestas profundidades já está estabilizado não ocorrendo portanto processos microbiológicos. Os valores obtidos diminuição do teor de umidade e sólidos voláteis com a profundidade) coincidem com o comportamento observado por Coumouls et al o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1871

9 Aterro de Aguazinha O teor de sólidos voláteis foram obtidos das amostras retiradas das sondagens realizadas na Célula 1 SPT 1) e na Célula 4 SPT 3). Os valores obtidos nestes ensaios são baixos podendo estar relacionados com a longa exposição dos resíduos antes da camada de cobertura final do aterro reduzindo assim a umidade devido ao clima da região ou pode estar relacionado à idade dos resíduos depositados lixo velho). Figura 9: Teor de sólidos voláteis no Aterro de Aguazinha. PROFUNDIDADE m) 4 6 CÉLULA 1 CÉLULA SOLO %) LIXO PROFUNDIDADE m) LIXO SOLO %) Os baixos valores de sólidos voláteis média de 15% na Célula 1 e 1% na Célula 4) podem indicar que não ocorrem processos microbiológicos sendo este fato atribuído à idade do lixo. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os recalques medidos tanto no aterro da Muribeca quanto no aterro de Aguazinha são devidos ao processo de decomposição da matéria orgânica e ao alívio de poro-pressões dos líquidos e gases onde a maior intensidade é medida para as placas instaladas na maior espessura de lixo. Apesar das medições de recalques terem tempos diferentes os referidos aterros apresentam valores de deformação específica relação entre o recalque medido e a altura inicial de lixo) da mesma ordem de grandeza. A deformação específica no aterro da Muribeca para a Célula 1 variou de 19% a 15% em um período de 154 dias enquanto que na Célula a deformação específica variou entre 47% e 355% em um período de 4 dias. No aterro de Aguazinha a deformação específica para a Célula 1 variou de 15% a 191% no período de 73 dias enquanto que para a Célula 4 variou de 6% a 8% no mesmo período de tempo. Estes resultados estão atribuídos aos fatores que influenciam a magnitude dos recalques como idade dos aterros: desde 1985 a Muribeca funciona como depósito de resíduos assim como Aguazinha funciona desde 1986; composição dos aterros: muito semelhante para os dois aterros destacando o teor de matéria orgânica de 6% para Muribeca enquanto que para Aguazinha é de 5%; altura de lixo inicial: na Muribeca a espessura da camada de lixo aterrado nas células varia de 135m a 1m e em Aguazinha a espessura varia de 4m a 18m. No que se refere o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 187

10 aos valores encontrados na literatura Sowers 1973 e Wall Zeis 1995) que afirmam que os recalques podem chegar a uma ordem de 5% a 5% da altura inicial os valores medidos nos aterros de Muribeca e Aguazinha não estão nesta faixa. Os baixos valores encontrados para os referidos aterros podem estar atribuídos ao fato destas áreas terem sido lixões até 1994 Muribeca) e 1997 Aguazinha) tendo os resíduos expostos por um longo período sem medição dos recalques. Observa-se com os valores de recalques medidos e devido ao baixo teor de matéria orgânica presente no meio que os dois aterros estão na fase metanogênica. Os baixos valores de temperatura umidade e alto teor de metano confirmam este fato e os recalques apesar de serem cada vez menores podem durar anos e até décadas para sua estabilização. Os dados de recalques obtidos depois da inoculação de bactérias na Célula 1 do aterro da Muribeca ainda são insuficientes para afirmar que o aumento nestes resultados se deve apenas ao processo de biorremediação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. COUMOULOS D.G. T.P. KORYALOS I.L. METAXAS D.A.GIOKA 1995) Geotechnical Investigation at Main Landfill of Athens. Porc. Sardinia 95 Fifth International Symposium. Italy pp EDIL T.B. RANGUETE V.J. WUELLER W.W. 199) Settlement of Municipal Refuse. Geotechinics of waste Fills pp GANDOLLA M. ACAIA C. DECKA I. 1996). Predition of Settlement at MSW Disposal Sites. 4. JUCÁ J.F.T MARIANO M.O.H MELO V.L.A BASTOS E.G. 1998) Monitoring of Environmental Recuperation of the Muribeca Municipal Solid Waste Landfill. Proc. of the Third International Congress on Environmental Geotechnics. Vol pp KNOCHENMUS G. WOJNAROWICZ M. 1998). Stability of Municipal Solid Wastes. Proc. of the Third International Congress on Environmental Geotechnics. Vol 3pp MANASSERO M. VAN IMPE W.F BOUAZZA A. 1996) Waste Disposal and Containment Second International Congress on Environmental Geotechnics. State of the Art reports. Vol 1 pp SIMÕES G.F. PEREIRA de CAMPOS 1998) Modelos de Previsão de Recalques em Aterros Sanitários XI Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações. 8. OLALLA C. 1991). Problemática Geotecnica de Basureros e Vertederos. Proc. Curso de Goeotecnica Ambiental Tomo I CEDEX Madri 9. SANTOS S.M. 1997) Propriedades Geotécnicas de um Aterro de Resíduos Sólidos Dissertação de Mestrado Universidade Federal de Pernambuco. 1. SOWERS G.F.1973) Settlements of Waste Disposal Fills Proceedings of 8 th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Moscow Vol. 4 pp WALL D.K. ZEISS C. 1995) Municipal Landfill Biodegradation and Settlement.. Journal of Environment Engineering Vol 115 Nº 6 pp o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1873