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Tecnologia de Tratamento de Resíduos Cristina Aparecida Vilas Bôas de Sales Oliveira Cristiano Alves de Carvalho , 45 3 PROCESSO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS De acordo com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), é recomendado uma ordem de prioridade que destaca a não geração e a máxima redução da geração de resíduos. Dada a inevitabilidade da produção de resíduos recomenda-se minimizar, reduzindo na fonte a geração de resíduos e a reciclagem através da recuperação ou reutilização dos mesmos, de forma a agregar valor a este recurso (Barros, 2012). O princípio dos 3R’s (Reduzir, Reutilizar e Reciclar) consiste em uma alternativa para o problema dos resíduos. Reduzir implica em consumir menos produtos ou optar por aqueles que possibilitem a geração de menor quantidade de resíduos. Reutilizar prevê a introdução dos resíduos no mesmo ciclo produtivo ou outro diferente daquele que foi proposto anteriormente. Reciclar consiste na transformação de resíduos em matérias primas para outros ciclos produtivos (Barros, 2013, Barros, 2012). A PNRS define reciclagem como um processo de transformação dos resíduos sólidos mediante alteração nas características físicas, químicas e biológicas para obter matéria prima para outros ciclos produtivos. A reutilização é o aproveitamento dos resíduos sem a transformação. Apresentação Neste bloco veremos os principais conceitos relacionados ao processamento de resíduos, a reciclagem, as vantagens e requisitos para um processo eficiente. Serão apresentados os processos de reciclagem de alguns materiais e, por fim, a reciclagem de matéria orgânica, a compostagem, os principais conceitos, o dimensionamento de pátios de compostagem. 3.1 Reciclagem A reciclagem consiste no reaproveitamento de materiais, considerados matérias primas de novos produtos. Este processo de transformação permite que os resíduos voltem ao estado original, podendo ser transformados em produtos, ou como matérias-primas. (Santos, 2017). , 46 Dentre os benefícios da reciclagem pode-se destacar a redução da exploração de recursos naturais mediante o reaproveitamento dos materiais que foram utilizados em outros processos e produtos; e minimização da poluição do solo, do ar e dos recursos hídricos, uma vez que o processo de reciclagem faz uso de materiais já extraídos e, portanto, requer menos energia e água, aumenta a vida útil do aterro sanitário através da quantidade de resíduos aproveitados em outros ciclos, propicia maior eficiência no processo de compostagem, gera emprego e renda a população menos favorecida, apresenta possibilidades de novos negócios e estimula a economia e principalmente exercita a conscientização ambiental da população. (Barros, 2102, Monteiro, 2001). Para o bom desempenho da reciclagem é fundamental a etapa de segregação dos resíduos, principalmente na fonte geradora para evitar contaminação dos recicláveis. Os resíduos, muitas vezes, são coletados nas cidades e direcionados para uma unidade de triagem para separação dos recicláveis e para o encaminhamento a disposição final apenas os rejeitos. A parcela orgânica é utilizada na compostagem para produção de um composto fertilizante (Barros, 2012). 3.2 Reciclagem de materiais 3.2.1 Reciclagem do papel De acordo com Cempre (2018) o papel corresponde a 13,1% dos resíduos gerados no Brasil, sendo, portanto, uma quantidade expressiva que requer a correta destinação do mesmo, priorizando sempre a reutilização e a reciclagem dos produtos. O papel é fabricado a partir da laminação de uma pasta de fibras vegetais de celulose da madeira (pasta celulósica). Além da madeira o papel pode ser fabricado a partir do bambu e de fibras sintéticas como do próprio papel e papelão, através do processo de reciclagem o qual recebe o nome de aparas (Cempre, 2018, Barros, 2012). A fabricação do papel inicia com a produção da pasta celulósica (pasta fibrosa) seguida da purificação da celulose a um nível que depende do uso final pretendido. Os métodos de obtenção desta pasta são determinantes na qualidade da matéria prima para fabricação do papel. , 47 Além da pasta celulósica são necessários outros elementos como aditivos (agentes de colagem, branqueadores, pigmentos) para a fabricação do papel comum e do reciclado como mostra a Figura 3.1 (Cempre, 2018). Figura 3.1. Processo de fabricação do papel Existem diversos métodos que se dispõe atualmente para obter pastas celulósicas com propriedades variada. A escolha do método empregado influenciará na qualidade da pasta obtida. Dentre os métodos mais empregados, pode-se destacar o mecânico, termomecânico, químico-mecânico, químico, e uma combinação dos dois processos conforme descrito a seguir (Klock, 2013). O processo mecânico consiste em tritura um pedaço de madeira úmida em um equipamento denominado desfibrador obtendo-se uma pasta mecânica, sendo que as fibras não possuem forma ou tamanho definidos. O processo termomecânico condiciona a madeira a um ambiente de vaporização a 130ºC de forma que fica amolecida e posteriormente segue para o desfibrador. , 48 Outra forma de amolecer a madeira é submergi-la em uma solução de soda cáustica (NaOH) diluída por algumas horas para posteriormente passar por um desfibrador. Neste processo a solução de NaOH rompe as forças adesivas existentes na fibra da madeira facilitando o processo de separação da celulose. Este processo é denominado químico-mecânico (Klock, 2013). Os processos mecânicos ou a combinação de mecânico e químico produzem uma pasta celulósica com maior rendimento por tonelada de madeira do que os processos químicos, entretanto, devido a trituração, compactação e as altas temperaturas que as fibras são submetidas, estas são danificadas. No processo químico a madeira é submetida a condições específicas de pressão, temperatura e de reagentes para a separação das fibras da madeira. O processo químico mais conhecido é o Kraft que consiste em submergir os cavados de madeira num licor a base de sódio e aquecer a mistura numa pressão para dissolver a lignina das fibras. Este licor que contem grandes quantidades de lignina pode ser queimado para obtenção de energia elétrica. Neste caso a planta, ao invés de adquirir eletricidade da rede, pode produzir sua própria energia. Embora apresente esta vantagem energética o processo tem baixo rendimento se comparado com os mecânicos. Os gastos energéticos e de extração de madeira para obtenção do papel são significativos e, como a participação deste resíduo na composição gravimétrica é expressiva, o reaproveitamento das aparas reduz os gastos com estes insumos, preservando os recursos naturais. A utilização de aparas na fabricação de papel promove uma redução de 23 a 74% do consumo de energia, dependendo do método a ser empregado, 58% do consumo de água, promove a diminuição da poluição atmosférica e dos recursos hídricos em torno de 74% e 35% respectivamente. (Cempre, 2018). A pasta celulósica produzida a partir de aparas é realizada a partir de métodos que dependem da qualidade da apara e do produto que se pretende obter, o que, de forma geral, é composto pelas etapas apresentadas na Figura 3.2 (Adaptado de Cempre, 2018). , 49 Figura 3.2. Etapas de produção de pasta celulósica a partir de fibras secundárias O processo de produção de pasta celulósica a partir de aparas apresenta alguns problemas como a falta de homogeneidade dos materiais, muitas vezes não é possível remover as impurezas presentes, além da limitação do número de vezes que as fibras celulósicas podem ser recicladas, uma vez que a cada processo perdem a qualidade. Outro aspecto desfavorável a reciclagem do papel é a flutuação do mercado de aparas, a logística de transporte desta matéria-prima, as fibras celulósicas secundárias têm qualidadeinferior as fibras virgens. Em contrapartida, a utilização de fibras secundárias promove um benefício ambiental significativo, pois uma tonelada de papel reciclado consome 1,2 toneladas de aparas, 2 mil litros de água e cerca de 1 a 2,5 MWh de energia, enquanto que o papel produzido a partir de fibras virgens consome 5MWh de energia, 100 mil litros de água e 50 a 60 árvores (eucaliptos) (Cempre, 2018). Alguns tipos de papéis não podem ser reciclados por não permitirem a hidratação de sua polpa como é o caso do papel vegetal; papel com substâncias impermeáveis; papel -carbono; papel higiênico, papel toalha e guardanapo usados; papel com teor de gordura ou com produtos químicos; dentre outros. Para que se obtenha um bom rendimento e viabilidade econômica no processo de reciclagem, é necessário que seja implementada a coleta seletiva em grande escala. Aparas Desagregação das aparas Limpeza e depuração da massa de celulose Remoção da tinta e alvejamento quando necessário Pasta celulósica de fibras secundárias Refinação da pasta Adição de fibras virgens se necessário Adição de produtos químicos Papel/ Polpa Moldada , 50 As embalagens denominadas longa vida (Tetra Pack) possuem componentes plásticos, metal e papel nas suas camadas. Estas embalagens são muito empregadas no Brasil para armazenamento de diversos produtos devido a garantia de assepsia, segurança e durabilidade dos produtos armazenados. De acordo com Barros (2013) essas embalagens são constituídas por cerca de 75% de papel duplex, 5% de alumínio e 20% de polietileno de baixa densidade. Estes resíduos podem ser reciclados a partir de um processo de hidropolpeamento seguido de processos térmicos. O hidropolpeamento consiste na hidratação das embalagens possibilitando a separação das finas camadas de plástico e alumínio e fibras celulósicas (papel). As fibras celulósicas recuperadas são empregadas na fabricação de papel, cartão, papelão, entre outros e o plástico e alumínio podem ser tratados em incineradores e gerar energia, como podem ser processados para obtenção de produtos plásticos. 3.2.2 Reciclagem do Plástico O alto consumo de plástico se deve principalmente à sua versatilidade, durabilidade, resistência que são empregados em diversos segmentos gerando, portanto, um problema ambiental primeiro por se tratar de um derivado do petróleo, um combustível fóssil que utiliza grandes quantidades de energia para extração, e ainda esbarras na melhor forma de destinação final em virtude da baixa velocidade de degradação (Barros, 2012). Existem diversos tipos de resinas plásticas disponíveis no mercado o polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade, poliestireno, polietileno tereftalato, dentre outros. O segmento conta com os plásticos considerados termoplásticos que podem tomar uma determinada forma após submetidos a um processo de fusão e são passíveis de reciclagem. Os termofixos não são passíveis de reciclagem pois uma vez moldados não podem ser fundidos novamente (Cempre, 2018). No que diz respeito a reciclagem de plásticos, podemos dividir em 4 tipos principais: (Cempre, 2018; Barros, 2013; Barros 2012). , 51 Reciclagem primária ou reextrusão: consiste na utilização do plástico no próprio processo produtivo da fonte geradora, por exemplo as aparas que são novamente introduzidas no processamento. Reciclagem secundária ou mecânica: processo de conversão de resíduos plásticos presentes nos RSU em produtos que tenham uma menor exigência de qualidade do que os originais. Neste processo, os plásticos são submetidos a algumas etapas como a seguir: (i) corte e trituração na qual há o cisalhamento das peças para diminuir a sua granulometria, (ii) em seguida os contaminantes passam por um sistema do tipo ciclone para remoção de poeiras e outros materiais aderidos. (iii) Os diferentes tipos de plásticos são separados em função da diferença de densidade por meio de flutuação, (iv) depois de separados os materiais são moídos num processo de fresagem. (v) Os polímeros passam por uma etapa de pré-lavagem com água e uma lavagem com reagentes químicos para remoção de substâncias indesejáveis seguido da secagem para evitar hidrólise durante o processamento. (vi) Formulação que consiste em adicionar pigmentos ou aditivos. (vii) Extrusão dos materiais para posterior peletização para formação de polímero mais simples e, finalmente, (viii) têmpera que consiste no resfriamento do plástico através de água para obtenção do produto final. Estudos indicam que há um limite para a reciclagem mecânica de PET, em torno de 3 vezes, devido às mudanças nas características do polímero em comparação com a matéria prima original, enquanto que para os PP o limite é um pouco maior. Reciclagem terciária ou química: processo que transforma os produtos plásticos em seus constituintes básicos ou em produtos petroquímicos, através de processos termoquímicos (pirólise, gaseificação ou conversão catalítica). Os materiais provenientes da reciclagem química servem de matéria prima para produção de novas resinas ou em gases e óleo combustíveis. , 52 Reciclagem Quaternária (Recuperação energética): processo de queima de resíduos plásticos que possuem alto poder calorífico para geração de energia através da incineração. Este processo gera efluentes gasosos como o CO2, NOx, SOx, compostos orgânicos voláteis e material particulado. A reciclagem de embalagens PET já são consolidadas e podem ser divididas em três grandes etapas conforme descrito a seguir (CEMPRE, 2015): Fase de Recuperação: as embalagens devem ser separadas seguindo o critério da coloração para que o produto final tenha uma uniformidade e, posteriormente, devem ser prensadas para viabilizar o transporte. Fase de Revalorização: as embalagens passam por um processo de moagem resultando em um produto constituído de flocos ou pellets para posteriormente ser transformados em novos produtos. A vantagens de formar pellets é que, por conta de se tornar um produto condensado, otimiza o transporte. Fase de Transformação: consiste em transformar os flocos ou pellets em novas embalagens ou em outros produtos. 3.2.3 Reciclagem do Metal O metal é o resíduo mais reciclado devido principalmente a economia de energia embutida no processamento dos recicláveis em comparação à matéria prima virgem. O metal já é reciclado na própria siderúrgica mediante ao derretimento das sucatas para produção de novos produtos. O metal apresenta características muito importantes como a durabilidade, resistência e é fácil conformação. É empregado em diversos segmentos como na fabricação de equipamentos, construção civil, embalagens, produtos domésticos, entre outros. O metal é classificado em duas categorias: os ferrosos constituídos de ferro e aço e não ferrosos como o alumínio, cobre, chumbo, zinco entre outros. , 53 Para a fabricação do metal primário é necessária a redução do minério ao estado metálico, que é realizado a altas temperaturas, sendo uma atividade energética intensiva. O metal secundário, aquele produzido a partir de sucata, requer uma menor quantidade de energia para o seu beneficiamento, uma vez que exclui do processo a etapa de extração e redução do minério. A principal vantagem da reciclagem se dá, principalmente, pela economia no consumo de energia e do transporte do minério, bem como do próprio valor dos materiais. Estes materiais possuem a característica de manter suas propriedades físicas após serem submetidos ao processo de reciclagem, possibilitando seu aproveitamento como materiais prima em diversos segmentos. No Brasil utiliza-se cerca de 40% de sucata para a produção de aço (CEMPRE, 2018). De acordo com Barros (2013), o processo de reciclagem do metal inicia com a separação dos diferentes tipos metais encontrados nos RSU, atravésde uma triagem eletromagnética (esteira). Posteriormente, os metais separados são prensados, classificados e encaminhados para a reciclagem. Nas unidades de reciclagem os metais são triturados, derretidos, fundidos em lingotes para serem reintroduzidos no ciclo produtivo como matéria-prima. O processo de reciclagem da lata de alumínio é similar aos dos demais metais. A etapa inicial se dá através da Coleta seletiva e a triagem que consistem na separação prévia dos resíduos sólidos de forma a garantir a homogeneidade do material. A Preparação do material consiste em etapas como a limpeza, prensagem e enfardamento. Os fardos são encaminhados às indústrias recicladoras que irão iniciar o processo de beneficiamento que contempla a limpeza magnética, trituração, remoção das tintas e vernizes para serem transformadas em novos produtos através dos processos de fusão, do tratamento do material líquido, vazamento, solidificação e, finalmente, a fabricação de novas latinhas. O metal é derretido em fornos sob alta temperatura e posteriormente transformados em lingotes de alumínio que são vendidos para os fabricantes de lâmina que o transformam em chapas para as indústrias de lata. A reciclagem é bem difundida, pois não danifica a estrutura do metal permitindo que esta seja reutilizado com o mesmo nível de qualidade do material original. , 54 3.3 Reciclagem da Matéria Orgânica – Compostagem Os resíduos sólidos no Brasil são constituídos por cerca de 50% de matéria orgânica, uma quantidade expressiva que requer o tratamento adequado para evitar que seja destinado aos aterros sanitários, reduzindo sua vida útil. Para a destinação dos resíduos orgânicos pode-se contar com alguns tratamentos como a vermicompostagem (com minhocas), biodigestão, disposição em aterros sanitários, incineração e compostagem. A compostagem é definida como um processo biológico de conversão de matéria orgânica em condições controladas de forma a produzir dióxido de carbono, vapor d’água, minerais e um produto orgânico estabilizado, denominado composto orgânico. É uma maneira de reduzir a quantidade de materiais encaminhados aos aterros sanitários, e minimizar as emissões atmosféricas pois o processo de decomposição de matéria orgânica nos aterros ocorre de forma anaeróbia produzindo gás metano (CH4) que tem um potencial de aquecimento global 21 vezes superior ao dióxido de carbono (CO2), além de produzir o chorume que pode contaminar o solo e os recursos hídricos (Barros, 2012). A compostagem, além de minimizar os impactos sobre o meio ambiente, ainda possibilita a produção de um subproduto (composto orgânico) que pode ser empregado na agricultura substituindo o emprego de fertilizantes sintéticos (Barros, 2013). De acordo com Cempre (2018) a compostagem apresenta alguns benefícios como por exemplo: Reduz cerca de 50% do lixo destinado ao aterro e, portanto, aumento da vida útil do aterro; Aproveitamento agrícola da matéria orgânica; Reciclagem de nutrientes para o solo; , 55 Processo simples e seguro; Reduz a presença de organismos patogênicos; Promove uma economia de tratamento de efluentes gerados em outros processos como por exemplo o chorume e gases produzidos em aterros sanitários. 3.3.1 Etapas do processo de compostagem O processo ocorre em duas grandes etapas, a física com a preparação dos resíduos através da triagem, trituração e homogeneização para facilitar a etapa biológica que consiste na fermentação ou decomposição dos compostos orgânicos (Barros, 2012). De acordo com Recesa (2007), o tratamento biológico é dividido em duas fases: a biodegradação ativa (fermentação) que é subdividida em mesófila e termófila por conta da variação de temperatura e a fase de maturação (cura), como apresentado na Figura 3.3 (Cempre, 2018). Figura 3.3.Fases de decomposição da matéria orgânica através da compostagem De acordo com WWF (2015), a primeira fase do processo de compostagem (bioestabilização) pode ser dividida em decomposição mesófila, decomposição termófila e decomposição mesófila de esfriamento. A segunda fase do processo é denominada de maturação conforme descrito abaixo. , 56 Na Decomposição Mesófila os resíduos se encontram em temperatura ambiente e os microrganismos produtores de ácidos transformam alguns compostos como açúcares e aminoácidos em ácidos orgânicos diminuindo o pH da mistura e ocasionando uma elevação da temperatura em torno de 40ºC -45ºC em dois ou três dias. Na fase mesófila, a relação C/N é alta devido a presença de material rico em carbono ainda não degradado. Na fase termófila as temperaturas podem chegar a níveis acima de 60ºC-70ºC e, nesta etapa, os microrganismos convertem o nitrogênio em amônia (NH3), reduz ainda mais o pH da mistura, tornando o ambiente alcalino. Esta fase tem duração média de 12 a 16 dias, sendo a responsável pela eliminação dos patógenos presentes nos resíduos. Após esta etapa inicia-se o resfriamento da temperatura do processo a níveis próximos de 40- 45ºC e observa-se uma relação C/N baixa, em torno de 18:1. Esta fase da biodegradação ativa é denominada mesófila tem duração média de 15 a 20 dias. Na fase de maturação ou cura ocorre a formação de húmus e a decomposição dos ácidos orgânicos e de partículas maiores como celulose e lignina. Esta fase tem duração de cerca de 30 dias, dependendo da quantidade de resíduos a serem tratados. A temperatura é próxima do ambiente e a relação C/N nesta fase varia entre 15 e 20. 3.3.2 Controle dos parâmetros da compostagem A compostagem é um processo biológico na qual há a necessidade de controle das condições ambientais para que os microrganismos possam desempenhar suas atividades. A compostagem ocorre em um ambiente de condições ideais controladas (porcentagem de umidade, oxigênio e de nutrientes, e a relação C/N, a temperatura, a granulometria, o pH) para favorecer a decomposição dos resíduos evitando a atração de vetores de doenças e a presença de patógenos. O controle das condições ideais promove uma maior diversidade de microrganismos (bactérias, fungos) no maciço de resíduos de forma que a degradação ocorra de forma acelerada produzindo um material com aspecto homogêneo denominado composto orgânico (Brasil, 2018). , 57 Os principais parâmetros operacionais para o controle do processo de compostagem e para a produção de um composto de qualidade são apresentados a seguir: (Barros, 2012; Cempre, 2018; Monteiro, 2002, Recesa, 2007). Umidade: O controle da umidade é necessário, pois o excesso de água pode ocasionar anaerobiose (quando o excesso de água ocupa os espaços vazios [porosidade] do material o oxigênio não consegue circular no maciço de resíduos e pode haver a formação de gases e chorume) e a falta de umidade inibe a atividade microbiana, pois diminui a velocidade de decomposição. O ideal é um teor de umidade na ordem de 50%. Para o controle deste parâmetro. Quando há alto teor de umidade deve-se adicionar um material absorvente como, por exemplo, vegetais secos (folhas, capins, gramas ou o próprio composto maturado), implantar leiras mais baixas e revolvê-las com maior frequência. Quando se tem uma condição de baixa umidade deve-se adicionar água ou outros resíduos orgânicos com elevado teor de umidade e para sua homogeneização fazer o revolvimento. Aeração: como o processo de compostagem se dá através de decomposição aeróbia o fornecimento de oxigênio no processo, é fundamental para garantir a estabilidade do material. O teor de oxigênio no processo depende da granulometria, da agregação e da umidade dos resíduos. No processo de compostagem, quanto menor for a granulometria da partícula, maior será a superfície de contato com o oxigênio e, portanto, haverá uma diminuição do tempo de compostagem, entretanto partículas muito finas tendem a secompactar e dificultar a circulação de oxigênio no maciço. O lodo proveniente das instalações de tratamento de água e esgoto é um tipo de resíduo que apresenta uma granulometria fina que, quando desidratado, tem um aspecto pastoso impossibilitando a circulação de ar no maciço e, neste caso, recomenda-se a junção com outros resíduos de maior granulometria para aumentar os espaços vazios e a difusão de ar. A aeração pode ocorrer de forma natural (com o reviramento manual das leiras) ou forçada (através de máquinas). Durante o processo de revolvimento da leira o calor é liberado na forma de vapor d’água e, neste momento, o teor de umidade pode ser corrigido através da inserção de água. Recomenda-se que o período para revolvimento da pilha deva ser realizado de 3 em 3 dias até que o maciço tenha atingido a fase de maturação, ou seja 60ºC. , 58 pH: Os RSU possuem um caráter ácido com pH entre 4,5 e 5,5 e, no início do processo, sofre uma redução desses valores em decorrência das reações exotérmicas. O composto orgânico estabilidade possui pH entre 7,0 a 8,0, sendo considerado um ótimo condicionador para os solos que apresentam alta acidez. Embora o pH e a temperatura sejam parâmetros condicionados por outras variáveis, o monitoramento é fundamental para o acompanhamento do processo e a verificação da fase da compostagem (bioestabilização ou humificação). Temperatura: é o parâmetro indicativo da eficiência do processo uma vez que a compostagem é um processo exotérmico que gera calor e cada microrganismo envolvido nas reações se desenvolve em uma temperatura ideal. A temperatura ideal do processo é de 55ºC a 65º C, valores superiores a 70ºC podem alterar a comunidade bacteriana e reduzir a degradação dos resíduos orgânicos. Os principais fatores que influenciam o controle da temperatura são as características e quantidade dos resíduos, os parâmetros operacionais e a configuração geométrica das leiras. O monitoramento da temperatura é muito importante e deve ser realizado em vários pontos da leira, sendo que na fase termófila recomenda-se a aferição diária para melhor controle do processo e na fase mesófila o monitoramento pode ser realizado duas vezes na semana. Nutrientes e Relação C/N: A atividade microbiológica dos decompositores é diretamente relacionada à diversidade e concentração dos nutrientes. Uma maior diversidade de resíduos orgânicos a serem compostados propicia uma maior variedade de nutrientes e, consequentemente, promove uma maior diversidade de microrganismos. O carbono é a parte energética para o desempenho das atividades vitais e o nitrogênio corresponde ao elemento básico do material celular. Este equilíbrio é o responsável pela fixação dos nutrientes e garantir a eficiência do processo. Dessa forma a relação carbono/nitrogênio (C/N) ideal para o início da compostagem é de 30/1 a 40/1 podendo atingir valores de 10/1 no final da compostagem. Os materiais ricos em carbono são os vegetais secos (palhas), devendo ser inseridos em quantidades controladas, pois em excesso retardam o processo de compostagem. O nitrogênio proveniente de legumes frescos e restos de comida são geralmente úmidos e também precisam ser controlados, pois o excesso deste elemento provoca a volatilização da amônia, causando maus odores no processo de compostagem. , 59 Tamanho das partículas: uma menor granulometria dos materiais favorece uma maior superfície de contato com o oxigênio, estimulando o processo de decomposição. Recomenda-se partículas em torno de 20-50mm. Para garantir a granulometria adequada os resíduos são submetidos a processo de trituração e peneiramento. A correção do tamanho das partículas favorece a homogeneização do maciço de resíduos, melhora a porosidade e diminui a compactação, facilitando a difusão de oxigênio e a superfície de contato com o mesmo. Ainda no que diz respeito a preparação dos materiais a serem compostados, deve-se separar do maciço de resíduos os materiais de origem inorgânica ou aqueles que não são biodegradáveis, vidros, metais, plásticos, papéis, papel higiênico, fraldas, excrementos de animais, medicamentos, entre outros para que os mesmos não atrapalhem a atividade microbiana. 3.3.3 Dimensionamento de pátios de Compostagem Os sistemas de compostagem podem ser classificados em três categorias: Sistemas de leiras revolvidas, de leiras estáticas aeradas e sistemas fechados ou reatores biológicos. O sistema de leira consiste em distribuir os resíduos em leiras ou pilhas e o fornecimento de oxigênio é realizado através de revolvimento. O sistema de leiras estáticas ou aeradas difere do anterior, pois o maciço de resíduos é disposto em uma tubulação perfurada com o fornecimento de oxigênio automatizado não havendo a necessidade de revolvimento mecânico ou manual. A última categoria denominada sistema fechado consiste em dispor os resíduos em um recipiente fechado para que se possa fazer o controle das condições operacionais com mais eficiência. O sistema de leiras é o mais simples, menos dispendioso e amplamente utilizado no tratamento de resíduos orgânicos (Recesa, 2007). A compostagem de baixo custo deve ser realizada em pátios onde os materiais serão dispostos em pilhas ou leiras para serem estabilizados. A implantação de um sistema de compostagem por leiras revolvidas requer o dimensionamento de pátios de compostagem especialmente para verificar a disponibilidade de espaço. , 60 Para o dimensionamento de pátios de compostagem devem ser considerados o número de habitantes e produção diária de resíduos, a forma geométrica (leiras ou pilhas), a forma de reviramento (mecânica ou manual). As pilhas são indicadas quando há uma baixa produção de resíduos orgânicos e possui uma configuração no formato de cone com dimensões aproximadas de raio (R) entre 0,75 e 1,0m e altura (H) em torno de 1,6m. As leiras são recomendadas para alta produção de resíduos, possuindo um formato de prisma de seção triangular com dimensões aproximadas de 2,0 a 4,0m de base e altura entre 1,4 e 1,8m. Se o revolvimento for mecanizado, com uso de tratores, deve-se considerar uma área maior (área de folga) para o movimento das máquinas entre as leiras, se o reviramento for manual a área entre as leiras será menor. As leiras devem ser implantadas em terrenos impermeabilizados e com declividade em torno de 2% para evitar acúmulo de água e a formação de chorume com possibilidade de contaminação do solo ou lençol freático. O dimensionamento do pátio de compostagem deve seguir alguns passos: 1) Levantamento de dados: População (número de habitantes); Quantidade resíduos orgânicos produzidos em quilos (Q); Seleção da forma geométrica de disposição dos RSU: leira ou pilha; Adotar a densidade da mistura - (D); Tempo de compostagem em dias - (d); Adotar um fator de segurança (está em torno de 10%) - (f). , 61 2) Escolha da forma geométrica LEIRA Leira: (Base = B, Altura = H); Determinar a área da seção: Se for triangular :As = (B x H)/2; Se for trapezoidal: As = (Bmaior + bmenor) x H/2 Determinar o volume da leira: Volume = V = Q/D; Determinar o comprimento da leira: Comprimento = L = V/As; PILHA Pilha: (diâmetro da pilha = π, raio = r e Altura = H); Determinar a área da base e volume: o Área da base = Ab = πr2; o Volume de cada pilha = V = 1/3πr2H; o Volume total de resíduos gerados = V1 = Q/D. -Número total de pilhas = V1/V No caso de forma geométrica como o cone, a área total deve ser o somatório da área da base e da área superficial inclinada. No que diz respeito a área necessário para implantação de pátio de compostagem apenas a área da base é interessante. 3) Cálculo do pátio: Determinar a área da base da leira: Ab = B x L; Determinar a área de folga para revolvimentoda leira; , 62 Adotar Af = Ab; Determinar a área útil: Au = (Ab + Af) x d; Determinar a área extra devido ao fator de segurança: Ae = Au x f; Calcular a área total destinada a implantação do pátio: At = Au + Ae. Exercício de aplicação: Dimensionamento pátio de compostagem Sabe-se que a Companhia de Limpeza Urbana do município de Maria da Fé (MG) recolhe diariamente uma média de 17.000 kg de resíduos orgânicos. O município produz cerca de 4.000 kg de materiais palhosos (gramas, capins, podas de árvores etc) por dia. Admitindo-se que a densidade de mistura desses materiais seja de 700 kg/m3, pode-se dimensionar uma unidade de compostagem de baixo custo para tratamento e reciclagem desses resíduos. Considere uma única leira de seção reta triangular com 1,70 m de altura e 1,80 m de largura com todo material e que este fica 80 dias maturando. Solução Dados: Geração de resíduos = 17000 kg e Materiais palhosos = 4000 kg. Densidade dos resíduos = 700kg/m3. Cálculo das Dimensões da Leira de Compostagem Adotar leira de seção reta triangular com 1,70 m de altura e 1,80 m de largura. Cálculo do comprimento da leira (L) Área da seção reta As= (1,8 x 1,7)/2=1,53 m2 Cálculo das Dimensões da Leira de Compostagem Volume da leira de compostagem (V) , 63 V= (Res. Orgânicos (kg) + Palhosos (kg)) / densidade (kg/m3) V= (17000+ 4000) / 700= 30m3 Comprimento da leira (L) L= V/As=30/1,53=19,6 m Dessa forma as dimensões da leira são: 1,7 x 1,8x20 m Cálculo da Área do Pátio de Compostagem Área da base da leira (Ab) = largura x comprimento Ab= 1,8 x 20=36 m2 Área de Folga para o Reviramento da Leira (Af) Admite-se a área de folga para o reviramento da leira igual à da base da leira. Af= Ab= 36m2 Admite-se que cada leira ocupará: Ab+ Af= 72 m2 Como o material ficará por um período de 80 dias (entre as fases de bioestabilização e maturação) e suponha que seja montada uma leira por dia a área útil será de: Cálculo da área útil Área útil= Au = (Ab + Af) x d Au= 72x80 = 5760 m2 Coeficiente de segurança devido a circulação e estacionamento de 10%. , 64 Determinar a área extra devido ao fator de segurança: Ae = Au x f Ae=5760x 10%= 576 m2 Cálculo da área total do pátio de compostagem At = Au + Ae At= 5760 + 576= 6336 m2 Conclusão Neste bloco você aprendeu os principais conceitos envolvendo a reciclagem a começar pela importância de se estabelecer a coleta seletiva e a aplicação dos 3Rs: reduzir, reutilizar e reciclar. A reciclagem tem grande importância no contexto brasileiro, uma vez que promove a inclusão social com geração de emprego e renda. Foram apresentados os principais aspectos relacionados a reciclagem de diversos tipos de materiais que possuem uma participação expressiva na composição gravimétrica do lixo no Brasil. Neste bloco abordamos a compostagem como técnica de disposição de resíduos sólidos. A compostagem é um processo aeróbio de tratamento de matéria orgânica na qual é produzido um composto estabilizado que pode ser utilizado como biofertilizante. Para a produção de um composto de qualidade e seguro para o meio ambiente torna-se necessário o controle de diversos parâmetros como temperatura, umidade, aeração, dentre outros para evitar a geração de gases que causem mau cheiro. Ainda neste bloco aprendemos a dimensionar um pátio de compostagem de baixo custo. REFERÊNCIAS ABRELPE. Panorama dos resíduos sólidos no brasil 2018-2019. Associação Brasileira das Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. 2019. Disponível em: . Acesso: 2 jul. 2020. , 65 Agência Nacional de Vigilância Sanitária. ANVISA. 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