condições ambientais naturais. Aumento do valor do potencial redóx com o aparecimento de O2 e espécies oxidadas. Conversão lenta dos materiais orgânicos resistentes aos microrganismos em substâncias húmicas complexadas com metais.
Além da 5ª fase que é atribuída à intrusão de ar no aterro, Christensen & Kjeldsen1 (apud SILVA et al. 1998) consideram a existência de mais duas fases atribuídas a oxidação biológica do metano produzindo dióxido de carbono e, uma última fase, na qual o ar circula pelo aterro.
A Figura 2.2.2 apresenta o modelo gráfico de evolução típica da degradação dos resíduos e da composição dos gases do aterro.
A duração de cada fase é algo muito polêmico e depende de fatores como pH, Eh, alcalinidade, nutrientes, infiltração de água no aterro, temperatura, composição e grau de compactação do resíduo, disposição e cobertura final, etc. Segundo GRISOLIA et al. (1993),
1
CHISTENSEN, T.H. & KJELDSEN (1995). Landfill emissions and environmental impact: an introdution. In Proc. Of Fifth International Landfill Symposium, Caligari, vol3, pp.3-12.
experimentos de laboratório comparados com observações diretas em aterros permitem fazer algumas inferências quanto a qualidade e quantidade do biogás produzido em relação ao tempo. Assim, a fase I tem duração de aproximadamente uma semana, a fase II de uma semana a 6 meses, a fase III de 3 meses a 3 anos e a fase IV de 8 a 40 anos e finalmente, a fase V, uma duração que pode variar de 1 ano a 80 anos.
No processo de degradação, além do metano e dióxido de carbono são gerados, em menor quantidade, outros gases, como: amônia, monóxido de carbono, hidrogênio, ácido sulfídrico (Tabela 2.2.1).
Figura 2.2.2 - Evolução típica da degradação dos resíduos e da composição dos
gases em aterros sanitários
(SCHALCH, 1992).
TABELA 2.2.1- Componentes típicos do biogás de aterro de RSU segundo TCHOBANOGLOUS et al. (1993).
Componentes % (a base de peso seco)
Metano (CH4) 45 - 60
Dióxido de carbono (CO2) 40 - 60
Nitrogênio (N2) 2 - 5
Oxigênio (O2) 0,1 - 1,0
Ácido sulfídrico (H2S) 0 - 1.0
Amônia (NH3) 0,1 - 1,0
Hidrogênio (H2) 0 - 0,2
Monóxido de carbono (CO) 0 - 0,2
Traços de gases 0,01 - 0,6
De acordo com PORTEOUS (1993), em geral o pico de produção de biogás ocorre por volta dos primeiros 10 anos após a disposição do resíduo, prolongando-se até os 40
anos. O período principal de utilização corresponde aos 4 a 19 anos após a deposição, onde cerca de 35% do total produzido pode ser coletado e utilizado.
O dióxido de carbono sendo 1,5 vezes mais denso do que o ar e 2,7 vezes mais denso que o metano, move-se para o fundo do aterro e por ser solúvel em água, mistura-se com o chorume que é drenado do aterro ou com a água do subsolo, alterando inadequadamente suas características.
O metano pode ser reaproveitado como fonte energética (produção de vapor, energia elétrica, combustível). Na maioria das vezes, o reaproveitamento é antieconômico face ao baixo poder calorífico do metano, à presença de H2S causando problemas de corrosão nos equipamentos e umidade provocando danos nos motores de combustão e devido aos altos investimentos em instalações para a recuperação. Dessa forma, o procedimento mais empregado no tratamento dos gases consiste na queima, transformando-o em gás carbônico, óxido de nitrogênio, dióxido de enxofre e outros gases.
O processo da decomposição predominantemente anaeróbio em aterros sanitários gera, como subproduto da atividade bacteriana, o chorume (líquido negro, ácido e com odor forte). Esse líquido possui um alto potencial poluente, composição química extremamente complexa e variável. A produção de chorume decorrente do processo de degradação é normalmente reduzida. O problema maior reside nas águas pluviais que infiltram nos aterros e aumentam a quantidade de líquido percolado.
Segundo VAN IMPE (1995), a taxa de produção de percolado em aterros localizados em regiões de clima árido com precipitação inferior a 300mm é muito pequena. Já em climas úmidos, a taxa de produção de percolado é alta, tornando-se relevante o emprego de geomembranas na camada de cobertura final do aterro.
As características do líquido percolado de aterros sanitários variam caso a caso, em função da idade do aterro e da fase em que a amostra foi coletada. A faixa de variação das concentrações é grande, principalmente para aterros novos. TOCHOBONOGLOUS et al. (1993) apresentam valores típicos da composição do líquido percolado de aterros sanitários novos e antigos (Tabela 2.2.2).
Devido a grande variação das características do líquido percolado, os sistemas de tratamentos são complexos, podendo ser diferentes em função do tempo de vida do aterro e, até mesmo, diferentes para pontos distintos do aterro. Vários métodos de tratamento podem ser usados, dentre os quais destacam-se, os tratamentos biológicos (lodos ativados, lagoas de estabilização aeradas, lagoas anaeróbias), os físicos (sedimentação/ flotação, filtração, adsorsão, osmose reversa), os químicos (oxidação, precipitação e neutralização) (LEMA et al. 1988).
Há autores que recomendam a pulverização do líquido percolado no solo. No entanto, LEMA et al. (1988) enfatizam que essa prática não deve ser usada, visto que esse percolado apresenta, em geral, alta concentração de elementos tóxicos que contaminam o solo. Segundo SCHALCH (1984), o líquido percolado apresenta alta concentração de sólidos totais, dificultando e tornando oneroso o tratamento por processos químicos. Já a
presença de grande porcentagem de matéria orgânica biodegradável de difícil decantação permite a utilização de tratamentos biológicos. Informações detalhadas sobre cada método de tratamento podem ser encontradas em LEMA et al. (1988).
Tabela 2.2.2 - Composição típica do líquido percolado de aterros sanitários, TOCHOBANOGLOUS et al. (1993).
Constituintes Aterros novos (< 2 anos) Aterros antigos
Faixa Típico ( > 10 anos)
DBO (mg/L) 2000 - 30000 10000 100 - 200 COT (mg/L) 1500 - 20000 6000 80 - 160 DQO (mg/L) 3000 - 60000 18000 100 -500 SST (mg/L) 200 - 2000 500 100 - 400 N (orgânico) (mg/L) 10 - 800 200 80 - 120 N (amoniacal) (mg/L) 10 - 800 200 20 - 40 Nitratos (mg/L) 5 - 40 25 5 - 10 P (total) (mg/L) 5 - 100 30 5 - 10 Orto-P (mg/L) 4 - 80 20 4 - 8 Alcalinidade (CaCO3) (mg/L) 1000 - 10000 3000 200 - 1000 pH 4,5 - 7,5 6 6,5 - 7,5 Dureza (CaCO3) (mg/L) 300 - 10000 3500 200 - 500 Ca (mg/L) 200 - 3000 1000 100 - 400 Mg (mg/L) 50 - 1500 250 50 - 200 K (mg/L) 200 - 1000 300 50 - 400 Na (mg/L) 200 - 2500 500 100 - 200 Cloretos (mg/L) 200 - 3000 500 100 - 400 Sulfatos (mg/L) 50 - 1000 300 20 - 50 Fe (total) (mg/L) 50 - 1200 60 20 - 200
É importante ressaltar que a biodegradabilidade da fração orgânica do RSU pode ser avaliada pela demanda química de oxigênio (DQO), pelo conteúdo de sólidos totais voláteis (STV) e pelo conteúdo de lignina e de celulose. Durante a decomposição do RSU aterrado, ocorre, por um lado, uma redução na taxa de sólidos totais voláteis e na taxa de celulose e, por outro lado, um aumento da taxa de lignina, sendo que a relação entre essas duas ultimas substâncias (celulose/ lignina) muda com o tempo. BOOKTER & HAM (1982) pesquisando resíduos novos e resíduos aterrados com várias idades obtiveram que a taxa celulose/ lignina é de aproximadamente 4,0 para resíduos frescos, 0,9 – 1,20 para resíduos de aterros ativos e parcialmente estabilizados e 0,2 para resíduos de aterros relativamente bem estabilizados. Segundo os autores, a relação celulose/lignina é um bom índice para estimativa da degradabilidade do resíduo ao longo do tempo. A Figura 2.2.3 apresenta resultados de teor de STV com a idade dos resíduos aterrados, obtidos por SILVA et al. (1998). Os resultados demonstram uma redução na taxa de sólidos totais voláteis ao longo do tempo, quando comparadas aos teores de voláteis presentes nos resíduos domiciliares
frescos. Os valores obtidos indicam reduções de cerca de 80% a partir do 4º ano de aterramento, a qual é atribuída à conversão da matéria orgânica para gases e ao carreamento de compostos orgânicos pelos líquidos percolados.