APLICAÇÃO DE ESCÓRIAS DE INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU) NA CONSTRUÇÃO RODOVIÁRIA acfreire@lnec.ptl Maria de Lurdes Antunes, LNEC mlantunes@lnec.pt António Sousa Coutinho coutinho@lnec.pt Carlos Dinis de Sousa, Valorsul dinis.sousa@valorsul.pt João Manuel Barata, Valorsul Joao.m.barata@valorsul.pt
Introdução O que faz a Valorsul, S.A. Valorsul - Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos das Regiões de Lisboa e do Oeste, S.A. - empresa responsável pelo tratamento e valorização das cerca de um milhão de toneladas de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) produzidas, por ano, em 19 Municípios da Grande LisboaedaRegiãoOeste
Introdução Forno de Incineração Caídas de Metais Transportadores As escórias de RSU correspondem a 18% da massa incinerada. Caracterizam-se como uma mistura heterogénea de inertes, materiais ferrosos, não ferrosos, cerâmicos, Vista geral vidro e materiais não (ITVE combustíveis. Instalação de Tratamento e Valorização de escórias) Ferrosos extraídos de escórias
Introdução Escórias Brutas Escórias de RSU em maturação visando: 1. reduzir o teor em água; 2. promover a oxidação natural; 3. efetuar a carbonatação da cal; 4. reduzir o ph.
Ações desenvolvidas >Estudos da 1ª FASE: Caracterização laboratorial (física e mecânica) das escórias de RSU avaliação da viabilidade de aplicação como agregados em camadas de sub-base ou leitos de pavimentos; comparação com as exigências de qualidade habitualmente preconizadas nos Cadernos de Encargos de obras de pavimentação. >Estudos da 2ª FASE: Acompanhamento da execução de dois trechos experimentais em obras de pavimentação com aplicação de escórias de RSU em camadas de leito de pavimento e em camadas de sub-base; avaliação das condições de aplicação em obra deste tipo de materiais, com recurso às práticas construtivas habituais; avaliação do comportamento estrutural dos pavimentos construídos com este tipo de materiais. (Ensaios in situ para avaliação do comportamento mecânico e das características de compacidade das camadas executadas com escórias de RSU).
Ações desenvolvidas >Estudos da 3ª FASE: Elaboração de Documento de Aplicação (DA) do LNEC realização de ensaios de tipo iniciais - determinação das propriedades consideradas relevantes (NP EN 13242+A1) o ensaios laboratoriais sobre três amostras de escórias de incineração de RSU; aplicação na construção rodoviária, nomeadamente em camadas não ligadas de base e de sub-base de pavimentos rodoviários. elaboração de proposta de ficha técnica para marcação CE das escórias de incineração de RSU.
1ª FASE - Caracterização laboratorial das escórias de RSU identificação visual dos constituintes; caracterização física e mecânica, tendo em atenção as propriedades geralmente utilizadas para avaliar a adequabilidade de solos e agregados a empregar na construção rodoviária; análise dos resultados da avaliação ambiental, apresentada pela Valorsul, S.A. As escórias de RSU são valorizáveis Assimiláveis a agregado natural Afigura-se possível a aplicação em obras de terraplanagem (aterros e leitos de pavimento) e em camadas de base Necessidade de construir trechos experimentais com aplicação de escórias de RSU
2ª Fase - Acompanhamento da execução de dois trechos experimentais em obras de pavimentação Apoio à seleção das soluções de pavimentação; Caracterização química e física das escórias aplicadas nos dois trechos: Caracterização química do resíduo sólido e do eluato após lixiviação das amostras Identificação dos constituintes Massas volúmicas e absorção de água Granulometria Ensaio de desgaste de Los Angeles Limites de consistência Equivalente de areia Azul de metileno Visita às obras para avaliação das condições de aplicação das escórias; Caracterização estrutural dos pavimentos.
Identificação dos constituintes Constituintes da escória (%) Amostra Stª Iria Amostra ETVO Vidro 50,2 51,4 Cerâmica e tijolos 12,4 12,0 Metais 2,0 1,6 Outros (não identificáveis) 35,4 35,0 Outros Metais Cerâmica e Tijolos Vidro
Caracterização química Amostra Parâmetros Lixiviado* *Decreto-lei 152/2002 ****Decreto-lei 152/2002 Amostra Elemento Resíduo (mg/kg) ph 11,00 (mg/kg) 5.5<x<12 Stª Stª Iria Iria ETVO ETVO Cádmio Condutividade (ms/cm) 1,95 1,6 50 0<y<50 Chumbo Cloretos (mg/l)** 1140 340 2000 500 Cobre Sulfatos (mg/l)*** 860 357 6000 500 Crómio Cádmio (mg/l) 66,5 <62 x 10-4 3000 0,1 Níquel Chumbo (mg/l) 52,5 1,7 x 10-2 2000 0,5 Zinco Cobre (mg/l) 3510 1,0 8000 2 Crómio (mg/l) Perda a (%) 0,43 2,7 x 10-2 65 0,5 Níquel (mg/l) Cádmio 1,20 5,3 x 10-3 50 0,5 Zinco (mg/l) Chumbo 775 2,4 x 10-2 2000 2 ph 11,25 5,5<x<12 Cobre 1140 6000 Condutividade (ms/cm) 1,5 0<y<50 Crómio 70,0 3000 Cloretos (mg/l) 270 500 Níquel 57,5 2000 Sulfatos (mg/l) 223 500 Zinco Cádmio (mg/l) 2010 <62 x 10-4 8000 0,1 Perda (%) Chumbo (mg/l) 0,37 1,8 x 10-2 65 0,5 * Valores limites definidos na Tabela Cobre nº2 do (mg/l) Anexo III do Decreto-Lei 152/2002 7,5 x para 10-1 a classe de aterros de resíduos 2 inertes. Crómio (mg/l) 2,8 x 10-2 0,5 Ensaios realizados de acordo com as normas de ensaio: DIN 38414: Parte 4 (1984) Sludge andníquel Sediments (mg/l) (group S). Determination3,1 of x leachability 10-3 by water (S4); 0,5 NP 423 (1966) Água. Determinação do Zinco teor (mg/l) de cloretos e NP 413 (1966) 3,7 Água. x 10-2 Determinação do teor de sulfatos. 2 Não foi adotada a norma europeia EN 1744-3 na preparação do lixiviado, dado que, à data da realização dos ensaios, este método ainda se encontrava em fase de implementação no DM. * Lixiviação segundo a norma DIN 38414 parte 4 ** Concentração de cloretos segundo a NP 423 *** Concentração de sulfatos segundo a NP 413 **** Valor máximo para a admissão do resíduo em aterro de inertes
Caracterização física 100 Características 90 80 Trecho Stª Iria - antes de aplicar Equivalente Trecho Stª Iria - após aplicação 70 Trecho Stª Iria - após ensaio Proctor modificado de areia NP EN Antes 933-8:2002 da compact ação, [ 1] 38% 40% --- Azul de Após Proctor modif icado, [1] 60 Após Proctor normal, [ 1] 50 40 Trecho Stª Iria Trecho ETVO 1ª fase (após aplicação) Trecho ETVO 2ª fase (após aplicação) Trecho ETVO 3ª fase (após aplicação) Trecho ETVO - antes de aplicar Após compactação por vibração, [ 1] Fuso Trecho ETVO Limites de consistência NP NP NP LNEC E199-67 40% 44% > 45% metileno NP EN 933-9:2002 0,49 g/kg 0,50 g/kg --- Valores especificados no C.E. (camadas de sub-base) 30 20 10 0 0,01 0,1 1 10 100 A bertura do s peneiro s (m m)
Aplicação de escórias de RSU em trechos experimentais 1 2 Trecho escória/escória Trecho escória/abge Trecho ABGE/ABGE 4 0,09 m 0,15 m 3 0,15 m L eg en d a : 1 C am ad as be tum ino sa s; 2 C am ad a d e b ase em e scó ria; 3 C am ad a d e sub-b ase em escó ria; 4 C am ad a d e b ase em a gregado britad o d e granu lo m etria ex tensa ; 5 C am ad a d e sub-b ase em agreg ad o britad o d e g ran ulom etria ex tensa. 5 Obras de repavimentação em Stª Iria de Azóia 1 2 3 0,07 m 0,15 m 0,15 m Arruamentos novos da ETVO em Belas Legenda: 1 Camadas betuminosas; 2 Camada de base em agregado britado de granulometria extensa 3 Camada de sub-base em escória
Caracterização da deformabilidade in situ das camadas Deflexões normalizadas (µm) 1500 1200 Deflexões normalizadas obtidas no trecho da ETVO 2ª Fase 900 - Campanha de Abril de 2005 - - - - - Campanha de Setembro de 2005 _. _. - Campanha de Julho de 2006 Campanha Camadas betuminosas Camada de base D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 Camada de sub -base Fundação H B E B H ABGE E ABGE H Escória E Escória E FS E FI 600 (m) (MPa) (m) (MPa) (m) (MPa) (MPa) (MPa) Abril 2005 0,07 3800 0,15 320 0,15 200 100 1000 Julho 2006 0,07 4400 0,15 370 0,15 250 110 1000 LEGENDA 300 (1) Camada superior de fundação (FS) com 1,5 m de espessura; camada inferior (FI) semi - infinita - ; H Espe ssura da camada; Verifica-se a melhoria do comportamento estrutural das camadas de sub-base, em E Módulo 0 de deformabilidade da camada. escórias de RSU, após construção. 370 410 450 490 Módulos de deformabilidade das Distância camadas em (m) escórias de RSU, são da ordem de grandeza dos valores esperados para materiais convencionais. (1)
2ª Fase - Acompanhamento da execução de dois trechos experimentais em obras de pavimentação Realização de trecho experimental para testar a metodologia de mistura, espalhamento e compactação das escórias; Cuidados acrescidos no controlo da qualidade das obras, (características dos materiais aplicados, controlo da compactação; deverá ainda proceder-se, com alguma regularidade, ao controlo da eventual alteração granulométrica induzida pela compactação em obra). Confirmada a viabilidade da utilização dos processos construtivos tradicionais na construção de camadas granulares não ligadas com escórias de RSU
VALORSUL, Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos das Regiões de Lisboa e do Oeste, S.A. Plataforma Ribeirinha da CP Estação de Mercadorias da Bobadela 2696-801 S. João da Talha Tel: +351 21 953 59 00 Fax: +351 21 953 59 35 10 3ª FASE Elaboração de Documento de Aplicação (DA) do LNEC EN 13242+A1 Escórias de incineração de Resíduos Sólidos Urbanos Agregado artificial Dimensão das partículas Forma das partículas Massa volúmica das partículas (31,5 mm / 4mm) Massa volúmica das partículas (4 mm / 0,063mm) Absorção / sucção de água Limpeza teor em finos qualidade dos finos Constituintes Resistência à fragmentação / esmagamento Designação Valores declarados Valores declarados Valores declarados Valores declarados Categoria Valor limite aceite Valor limite aceite Valores limites aceites (0/31,5) categoria GA 85 do material impermeável 2,454±0,05 Mg/m 3 das partículas saturadas 2,351±0,05 Mg/m 3 das partículas secas 2,280±0,05 Mg/m 3 do material impermeável 2,375±0,1 Mg/m 3 das partículas saturadas 2,251±0,1 Mg/m 3 das partículas secas 2,162±0,1 Mg/m 3 31,5 mm / 4 mm 4% 4 mm / 0,063 mm 5% F9 (31,5 mm / 4mm) MB 0,5 g/kg SE > 40 FL 17 cm 3 /kg Rc 25 % Ru 1,3 % Rb 15 % Ra 5,0 % Rg 67 % X 5,1 % Categoria LA45 Resistência ao atrito Categoria MDE20 Composição / teor Sulfatos solúveis em meio ácido Enxofre total Libertação de metais pesados por lixiviação Categorias AS1,0 Valores a apresentar pelo produtor S1 EN 13242+A1 Escórias de incineração de Resíduos Sólidos Urbanos FI35 SI40 Agregado artificial Dimensão das partículas Forma das partículas Massa volúmica das partículas Massa volúmica das partículas (4 mm / 0,063mm) Absorção / sucção de água Designação Valores declarados Valores declarados Valores declarados Valores declarados (0/31,5) categoria G A 85 FI 35 SI 40 do material impermeável 2,454±0,05 Mg/m 3 das partículas saturadas 2,351±0,05 Mg/m 3 das partículas secas 2,280±0,05 Mg/m 3 do material impermeável 2,375±0,1 Mg/m 3 das partículas saturadas 2,251±0,1 Mg/m 3 das partículas secas 2,162±0,1 Mg/m 3 31,5 mm / 4 mm 4% 4 mm / 0,063 mm 5%
VALORSUL, Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos das Regiões de Lisboa e do Oeste, S.A. Plataforma Ribeirinha da CP Estação de Mercadorias da Bobadela 2696-801 S. João da Talha Tel: +351 21 953 59 00 Fax: +351 21 953 59 35 10 3ª FASE Elaboração de Documento de Aplicação (DA) do LNEC EN 13242+A1 Escórias de incineração de Resíduos Sólidos Urbanos Agregado artificial Dimensão das partículas Forma das partículas Massa volúmica das partículas (31,5 mm / 4mm) Massa volúmica das partículas (4 mm / 0,063mm) Absorção / sucção de água Limpeza teor em finos qualidade dos finos Constituintes Resistência à fragmentação / esmagamento Designação Valores declarados Valores declarados Valores declarados Valores declarados Categoria Valor limite aceite Valor limite aceite Valores limites aceites (0/31,5) categoria GA 85 do material impermeável 2,454±0,05 Mg/m 3 das partículas saturadas 2,351±0,05 Mg/m 3 das partículas secas 2,280±0,05 Mg/m 3 do material impermeável 2,375±0,1 Mg/m 3 das partículas saturadas 2,251±0,1 Mg/m 3 das partículas secas 2,162±0,1 Mg/m 3 31,5 mm / 4 mm 4% 4 mm / 0,063 mm 5% MB 0,5 g/kg SE > 40 FL 17 cm 3 /kg Rc 25 % Ru 1,3 % Rb 15 % Ra 5,0 % Rg 67 % X 5,1 % Categoria LA45 Resistência ao atrito Categoria MDE20 Composição / teor Sulfatos solúveis em meio ácido Enxofre total Libertação de metais pesados por lixiviação Categorias AS1,0 Valores a apresentar pelo produtor Limpeza teor em finos FI35 SI40 qualidade dos finos Constituintes Resistência à fragmentação / F9 esmagamento S1 Categoria Valor limite aceite Valor limite aceite Valores limites aceites 4 mm / 0,063 mm 5% F 9 MB 0,5 g/kg SE > 40 FL 17 cm 3 /kg Rc 25 % Ru 1,3 % Rb 15 % Ra 5,0 % Rg 67 % X 5,1 % Categoria LA 45 Resistência ao atrito Categoria M DE 20 Composição / teor Sulfatos solúveis em meio ácido Enxofre total Libertação de metais pesados por lixiviação Categorias AS 1,0 S 1 Valores a apresentar pelo produtor
CONSIDERAÇÕES FINAIS Obtida marcação CE das escórias de incineração de RSU Elaboração de Documento de Aplicação (DA) do LNEC, em curso Valorsul, S.A. aguarda resposta da Agência Portuguesa do Ambiente, I.P. à solicitação apresentada para a elaboração de medida legislativa definindo os critérios específicos necessários à determinação do estatuto de fim de resíduo das escórias.
Caracterização da deformabilidade in situ das camadas Deflexões normalizadas obtidas no trecho de Stª Iria troço escória/abge 1500 D0 µm D1 µm D2 µm D3 µm Deflexões normalizadas (µm) 1200 900 600 300 0 Campanha de Outubro de 2004 - - - - - Campanha de Fevereiro de 2005 Deflexões normalizadas µm) ( 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Distância (m) D4 µm D5 µm D6 µm 1500 1200 900 600 300 0 Campanha de Outubro de 2004 - - - - - Campanha de Fevereiro de 2005 D0 µm D1 µm D2 µm D3 µm D6 µm D4 µm D5 µm 0 50 100 150 200 250 Distância (m) Deflexões normalizadas obtidas no trecho de Stª Iria troço ABGE/ABGE