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MONITORAMENTO DO COMPORTAMENTO DE LIXO EM CÉLULAS
GEOTECNICAMENTE PREPARADAS
F. F. Junqueira
Departamento de Engenharia Civil – FT/Geotecnia, Universidade de Brasília
E. M. Palmeira
Departamento de Engenharia Civil – FT/Geotecnia, Universidade de Brasília
RESUMO: No intuito de se acompanhar a evolução de uma massa de lixo aterrado, considerando
os aspectos geotécnicos e relativos ao meio ambiente, foram preparadas duas células piloto,
localizadas no Lixão do Jóquei Clube de Brasília, com sistemas de impermeabilização e drenagem
projetados de maneira a garantir que todo o chorume produzido nas células pudesse ser analizado
em épocas diferenciadas. Também os recalques existentes foram acompanhados por meio de
instalação de placas de recalques posicionadas no tôpo da massa de lixo. As temperaturas reinantes
dentro do monte foram acompanhadas por meio da instalação de termopares posicionados dentro
do monte. A metodologia empregada permite gerar resultados representativos, e que possam ser
extrapolados sem riscos de distorções para o contexto atual existente no lixão de Brasília.
1. INTRODUÇÃO
O lixão de Brasília é uma área de 175 ha
que vem sendo utilizada ha mais de 30 anos
como principal local receptor do lixo
produzido no Distrito Federal. Brasília é uma
cidade que foi projetada para ter 500000
habitantes no ano 2000, no entanto, hoje a
população já passa de hum milhão e meio de
habitantes, com uma taxa de produção de lixo
acima de 2200 t por dia. Esse crescimento na
taxa de geração de lixo, aliado à falta de
controle durante o processo de disposição
final, acabou por comprometer a vida útil do
lixão. A pequena espessura do lixo acumulado,
bem como a excelente condição do solo local,
no que diz respeito à atenuação natural dos
contaminantes, evitaram que enormes danos
fossem causados ao meio ambiente. Porém, a
capacidade de atenuação do solo não é
ilimitada, de modo que medidas de proteção ao
meio ambiente devem ser implementadas o
quanto antes.
Iniciativas vem sendo tomadas envolvendo
as autoridades locais e a Universidade de
Brasília, no sentido de promover a remediação
do atual lixão. Assim, é muito importante se ter
conhecimento da evolução dos parâmetros
geotécnicos e ambientais do lixo e seus
produtos ao longo do tempo, para que as ações
futuras sejam melhor planejadas.
Esse trabalho vem justamente preencher a
lacuna de dados existentes a respeito desses
parâmetros na região, a partir do
estabelecimento de uma metodologia que
permita a geração de dados confiáveis, e que
possam ser extrapolados para todo o lixão de
Brasília, ou para qualquer outro do Brasíl que
possua um contexto semelhante.
2. PREPARO DAS CÉLULAS PILOTO
A área onde a pesquisa é realizada foi
escolhida dentre uma das últimas áreas virgens
existentes no lixão de Brasília, onde foram
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preparadas duas células com dimensões de 12
m de comprimento por 5 m de largura e 2 m de
profundidade, com taludes laterais 1:2,
alcançando uma capacidade média de
armazenamento de 65 m3 para cada célula. O
sistema de drenagem e impermeabilização de
cada célula foi diferenciado, para que
comparações futuras de eficiência pudessem
ser realizadas. Em ambas as células foi
providenciado a instalação de caixas coletoras,
responsáveis pelo armazenamento de todo
chorume produzido. A seguir serão detalhados
os procedimentos e os materiais utilizados para
a drenagem e impermeabilização das células.
2.1 Sistema de Impermeabilização
Para a célula C1, a impermeabilização
começou com a compactação da camada de
fundo, utilizando-se rolo pé de carneiro de 10 t.
A seguir foi instalada uma camada de
geomembrana de polietileno de alta densidade
com 2 mm de espessura (Viapol). As paredes
laterais da célula também foram
impermeabilizadas com a utilização de
geomembranas, evitando o contato direto do
solo da parede com o lixo que seria
posteriormente aterrado, uma vez que, caso
esse contato direto existisse, poderia ocorrer a
formação de um bulbo de contaminação a
partir das paredes laterais.
A célula C2 também teve o fundo
compactado utilizando-se o mesmo
equipamento da célula C1. Em seguida foi
instalada uma camada de geomembrana de
polietileno de alta densidade com espessura de
1 mm (diferentemente da geomembrana de 2
mm instalada em C1), essa diferenciação foi
empregada para avaliações futuras de
comportamento e eventuais danos a
geomembrana.
2.2 Sistema de Drenagem
Para a drenagem de chorume na célula C1,
sobre a geomembrana foi instalada uma
camada de georrede (Nortene), sob uma
camada de geotêxtil. A georede apresenta uma
gramatura de 1350 g/m2, possuindo aberturas
em formato losangular com dimensões de 1,0
cm e 1,2 cm para os eixos do losango e 0,5 cm
de espessura. Sobre a georrede foi utilizado
geotêxtil não tecido tipo OP 30 (Bidim), com
gramatura de 300 g/m2. O conjunto permite
que haja um espaço vazio entre a
geomembrana e o geotêxtil, por onde o
chorume produzido escoa.
A célula C2 teve seu sistema de drenagem
composto por uma camada de areia com 25 cm
de espessura. Essa camada de areia, além de
função drenante possui a função de proteger a
geomembrana de 1 mm contra possíveis danos
mecânicos, o que provocaria perda na
eficiência do sistema de impermeabilização.
Em ambas as células, na região central, foi
escavada uma vala com dimensões de 0,3 m x
0,3 m x 5,0 m, onde foi instalado tubo de PVC
perfurados, envolto em britas. O tubo de PVC
é o responsável por conduzir o chorume
coletado desde o interior da célula até as caixas
receptoras, localizadas na lateral das células,
com capacidade para 1000 l de chorume.
3. ENCHIMENTO DAS CÉLULAS
Uma vez preparadas as células, foi
providenciado o enchimento com lixo nos dias
07 e 10 de Agosto de 1998. O lixo foi
proveniente de duas cidades satélites
localizadas no Distrito Federal, Gama e
Sobradinho. A célula C1 foi aterrada com
44080 kg de lixo, com a maior parte do lixo
sendo proveniente da cidade do Gama,
enquanto a célula C2 recebeu 47780 kg, sendo
a maioria do material proveniente da cidade de
Sobradinho. A Tabela 1 ilustra a composição
gravimétrica do lixo produzido nas mesmas.
O lixo foi sendo lançado dentro das células
e compactado em camadas por meio da
utilização de um trator de esteira, atingindo-se
a massa específica média de 0,7 t/m3 e uma
espessura final de 2,0 m de lixo. Esse
procedimento de compactação é usualmente
empregado no lixão do Jóquei.
Após o enchimento das duas células, foi
lançada uma camada de cobertura com 60 cm
de solo, com compactação via passagem de
trator de esteira. A compactação da camada de
cobertura não foi feita com controle de
umidade ótima, uma vez que se pretendia
simular a metodologia de cobertura utilizada
normalmente nas atividades do lixão.
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Tabela 1 – Composição gravimétrica do lixo
das cidades do Gama e Sobradinho. (Junqueira,
1997)
Tipo Gama % Sobrd. %
Papel 12,47 9,89
Papelão 12,82 9,91
Plástico fino 10,91 12,46
Plástico duro 6,67 7,83
Matéria Orgânica35,94 46,60
Latas 4,14 3,03
Madeira 3,87 1,56
Outros 13,18 8,92
4. INSTRUMENTAÇÃO
A instalação dos instrumentos que
permitiram as avaliações de temperatura e
recalque dentro do monte de lixo, foi feita
durante as fases de preparo e enchimento das
células.
Para o monitoramento das temperaturas nas
duas células, foram instalados quatro
termopares, especialmente confeccionados
para suportarem o ataque agressivo do
chorume. Cada termopar foi instalado em uma
porção no interior das células, de modo a se
conhecer a temperatura em vários pontos.
A avaliação dos recalques foi feita mediante
a instalação de uma placa de recalque no
centro de cada célula. Cada placa de recalque
constitui-se de uma haste com comprimento
variável rosqueada a uma base quadrada com
0,3 m de lado. A leitura dos recalques foi feita
utilizando-se nivelamento topográfico.
Nas duas células,as placas foram instaladas
no topo da camada de cobertura. Como a
sobrecarga imposta pela monte de lixo não era
grande e, considerando que o terreno de base
constituía-se de solo natural, não foi instalada
placa de recalque na base da célula,
assumindo-se como premissa que o recalque
nesse ponto é desprezível.
Na área de pesquisa foi instalado um
Pluviógrafo, para que se tivesse a medição das
precipitações ocorridas, uma vez que esse fator
é de suma importância no processo de
formação de chorume.
O controle de vazão de chorume produzido
nas células é feito por medição direta do
volume de chorume estocado nas caixas
coletoras. Para as análises químicas com o
chorume a coleta é feita diretamente na saída
do tubo que conduz as caixas coletoras.
5. RESULTADOS OBTIDOS
5.1 Recalques
As leituras até a presente data indicam um
crescimento contínuo dos recalques, com a
célula C2 apresentando valores pouco mais
elevados que a célula C1. A diferença pode
estar relacionada com o fato de que a célula C2
recebeu uma carga maior de resíduos da cidade
de Sobradinho, que possui teor de matéria
orgânica em sua composição do lixo mais
elevado do que o lixo proveniente da cidade do
Gama, de onde foi coletado a maior parte do
lixo para o enchimento da célula C 1. Assim,
considerando que o recalque sofre influência
direta da degradação da matéria orgânica, é
explicável que a célula C 2, por possuir maior
nível de matéria orgânica, possua também
valores de recalques mais elevados. A Figura 1
ilustra o recalque nas duas células.
Figura 1. Recalques medidos nas células C1 e
C2.
5.2 Temperaturas
Os termopares inseridos no interior do
monte de lixo nas duas células indicam um
início com predomínio de temperaturas
elevadas, com posterior queda. Esse tipo de
comportamento também foi observado em
aterro sanitário no Rio Grande do Sul (Bidone,
1998), sendo explicado pela liberação de calor
em função da atividade de microorganismos
aeróbios, que se utilizam do alto grau de
oxigênio disponível no início do processo de
aterramento. Com a mudança nas condições de
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oxigênio disponível, ocorrem também
variações nas condições de temperatura.
A temperatura ambiente não aparenta
influenciar a temperatura no interior do monte.
As Figuras 2 e 3 ilustram as temperaturas
dentro do monte de lixo nas células C1 e C2.
Figura 2. Temperaturas dentro do monte de
lixo da célula C 1.
Figura 3. Temperaturas dentro do monte de
lixo da célula C 2
O decréscimo das temperaturas apontado
em ambas as células também teve influência
do início do período chuvoso, considerando o
grande volume de água infiltrado nesse
período, e o alto potencial calorífico da água,
que troca calor com o lixo até que seja atingida
uma temperatura de equilíbrio.
5.3 Produção de chorume
Todo o chorume produzido nas duas células
é coletado e armazenado nas caixas coletoras.
O gráfico representado na Figura 4 mostra
claramente que há um aumento considerável na
quantidade e na taxa de chorume produzido
nos meses de Novembro de 1998 e Março de
1999, onde ocorreram os maiores índices de
precipitação.
A célula C 2 teve a liberação de chorume
produzido retardada, devido ao colchão de
areia existente no fundo da célula. A camada
de areia tende a reter o chorume produzido até
que o gradiente hidráulico no seu interior seja
suficiente para a liberação do chorume. No
caso da célula C1, o sistema de drenagem
geocomposto não produz qualquer tipo de
retenção, de modo que o chorume é liberado
mais prontamente, a medida que é produzido.
Figura 4. Produção de chorume nas células C 1
e C 2
5.4 Análise Química do Chorume
Com o intuito de acompanhar a evolução de
certos parâmetros de contaminação do
chorume, escolhidos de maneira estratégica,
análises mensais vêm sendo realizadas
envolvendo valores de Demanda Química de
Oxigênio, Nitrato, Amônia e Cloreto, além do
pH.
A Demanda Química de Oxigênio (DQO) é
um dos principais parâmetros de contaminação
existentes no chorume, indicando a carga de
matéria orgânica que é transportada e a
quantidade de oxigênio necessária para sua
estabilização.
As análises de Nitrato e Amônia dão uma
idéia da quantidade de oxigênio disponível no
meio, uma vez que durante o processo de
degradação da matéria orgânica, ocorre a
formação de Amônia que em condições
aeróbias é oxidada para Nitrato. Quando a
condição anaeróbia predomina, o Nitrato sofre
redução para Nitrito e posteriormente para gás
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Nitrogênio (Sawyer et al, 1994). Assim,
enquanto houver degradação da matéria
orgânica em condições aeróbias ocorrerá o
aumento dos níveis de Nitrato, devendo
ocorrer uma diminuição nesses níveis com a
mudança no ambiente dentro do lixo, passando
de aeróbio para anaeróbio.
A análise de cloreto é feita devido a grande
mobilidade do íon, que não é facilmente retido
no solo ou mesmo atenuado por processos
biológicos. A grande utilidade da análise de
cloretos está relacionado à sua capacidade de
funcionar como traçador, indicando um
possível avanço da pluma de contaminação.
Assim, se em poços de monitoramento
próximos a um aterro os níveis de cloreto
forem elevados, a atenção deve ser redobrada
para os demais contaminantes que, em função
da menor mobilidade, podem vir em seguida.
Por fim, as medidas de pH também são de
vital importância, uma vez que o pH controla
uma série de reações envolvendo os processos
de atenuação natural do chorume pelo solo,
sendo que determinados elementos podem ser
mais ou menos móveis em função do pH, caso
dos metais pesados. As Figura 5 a 7 dão uma
idéia da evolução dos parâmetros descritos
anteriormente com o tempo.
Figura 5. Análises do chorume de C 1
Os gráficos mostram que o ambiente
aeróbio ainda predomina nas duas células, com
aumento constante dos valores de Nitrato e
Amônia. Os índices de Cloreto também são
bastante elevados, indicando que o uso desse
elemento como traçador para denunciar o
avanço da pluma de contaminação é
apropriado. A célula C 1 apresentou valores de
pH pouco mais ácido do que a célula C 2,
porém ainda predomina valores próximos a
neutralidade em ambas as células.
Figura 6. Análise de chorume de C 2
Figura 7. Demanda Química de Oxigênio de
C1 e C 2
Os valores de DQO são muito elevados para
as duas células, representando um enorme
risco para a contaminação de águas
subterrâneas, caso ocorra a percolação e, sem
considerar a absorsão pelo solo. Deve ser
notado que a célula C 2 possui praticamente
todos os parâmetros analisados com valores
menores do que a célula C 1, considerando que
a principal diferença entre as duas células é a
existência de um colchão de areia na célula C
2, pode-se concluir que a areia vem
absorvendo parte dos contaminantes. A
continuação das análises mostrará se o poder
de retenção da areia decresce com a percolação
contínua do chorume.
6. CONCLUSÕES
A infra-estrutura montada para a pesquisa
foi feita de tal maneira que permitisse a
produção de dados representativos, principal
problema existente quando se trabalha com
lixo. O enchimento das duas células foi feita de
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maneira semelhante ao que é feito
normalmente no aterro, bem como a
quantidade de lixo aterrado é significativa
(cerca de 45 t por célula).
O processo de recalque continua a acontecer
nas duas células, sendo que até o presente
momento o recalque medido em ambas as
células é de cerca de 10% sendo que o
recalque na célula C 1 é pouco menor que na
célula C 2, o que pode ser explicado pela
presença de maior quantidade de matéria
orgânica na célula C 2.
As temperaturas dentro das duas células
apresentaram valores elevados logo após o
aterramento, com posterior declínio, que pode
ser associado ao excesso de oxigênio
disponível no início do processo, favorecendo
as atividades microbiológicas aeróbias, que
liberam energia sob a forma de calor durante o
processode degradação da matéria orgânica.
Outro fato importante que contribui para a
redução das temperaturas é o início do período
chuvoso, uma vez que a percolação da água
por dentro da massa de lixo provoca troca de
calor, até que seja atingida uma temperatura de
equilíbrio próxima a temperatura ambiente.
A produção de chorume teve seu pico
durante os meses de novembro e março,
quando ocorreram as maiores precipitações. A
célula C 2 teve a liberação do chorume
retardada, devido a presença do colchão do
areia que reteve o chorume até que sua
capacidade de campo fosse excedida, porém,
após o início da liberação, a produção de
chorume nas duas células foi similar.
As análises químicas mostraram que a
matéria orgânica existente nas células continua
em pleno processo de degradação, com
predomínio de um ambiente aeróbio,
7. REFERÊNCIAS
Bidone F. R. Cotrim S. L. (1988): “Perfil de
Temperaturas em Células de Aterros
Sanitários Destinados ao Tratamento de
Resíduos Sólidos Urbanos”. Anais do II
Simpósio Internacional de Qualidade
Ambiental – Gerenciamento de Resíduos e
Certificação Ambiental. Porto Alegre
Junqueira F.F, et all (1997): “Determinação da
Composição do Lixo de Algumas
Localidades no distrito Federal”. Anais da
24a Reunião da ASSEMAE, Brasília-DF
Sawyer C. McCarty P. Parkin G. (1994):
“Chemistry for Environmental
Engineering”. McGrow-Hill series in Water
Resources and Environmental Engineering.
Fourth edition. Singapure
8. AGRADECIMENTOS
Os autores gostariam de registrar seus
agradecimentos a Nortene Ltda., Bidim – BBA
Geossintéticos e Viapol Impermeabilizantes
Ltda. pelo fornecimento dos materiais
geossintéticos empregados nessa pesquisa. Os
autores agradecem também ao Serviço de
Limpeza Urbana do Distrito Federal,
Laboratório de Geoquímica da Universidade
de Brasília e Laboratório de Análise de Águas
da Universidade de Brasília, pelo apoio e
suporte às atividades de pesquisa.