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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL VIRGÍNIA VIGANÓ SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO PARA ATERROS DE RESÍDUOS SÓLIDOS CAXIAS DO SUL 2016 VIRGÍNIA VIGANÓ SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO PARA ATERROS DE RESÍDUOS SÓLIDOS Estudo entregue como parte dos requisitos para aprovação na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso II do Curso de Engenharia Ambiental da Universidade de Caxias do Sul, sob a orientação do Prof. Dr. Geraldo Antônio Reichert e coordenação do Prof. Tiago Panizzon. CAXIAS DO SUL 2016 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Etapas da metodologia utilizada no estudo ............................................... 12 Figura 2 - Método de células ou trincheiras escavadas ............................................ 23 Figura 3 - Método da área ......................................................................................... 24 Figura 4 - Método das depressões ou meia encostas ............................................... 24 Figura 5 - Superposição de camadas constituintes de um típico aterro de resíduos Classe I ..................................................................................................................... 26 Figura 6 - Sistema de impermeabilização inferior para aterro de resíduos sólidos inertes, segundo as diretivas europeias .................................................................... 32 Figura 7 - Sistema de impermeabilização inferior para aterro de resíduos sólidos não perigosos, segundo as diretivas europeias ............................................................... 33 Figura 8 - Sistema de impermeabilização inferior para aterro de resíduos sólidos perigosos, segundo as diretivas europeias ............................................................... 33 Figura 9 - Sistema de impermeabilização recomendados pela USEPA para aterros de resíduos não perigosos ............................................................................................. 34 Figura 10 - Sistemas de impermeabilização recomendados pela USEPA para aterro de resíduos perigosos ............................................................................................... 35 Figura 11 - Sistemas de impermeabilização recomendados pela USEPA para aterro de resíduos perigosos, com o uso de geossintéticos ................................................ 36 Figura 12 - Condições hidrogeológicas que não requerem a impermeabilização do terreno natural no aterro de resíduos sólidos ............................................................ 36 Figura 13 - Condições hidrogeológicas que requerem a impermeabilização do terreno natural no aterro de resíduos sólidos ........................................................................ 37 Figura 14 - Sistema de impermeabilização inferior duplo .......................................... 37 Figura 15 - Sistemas de impermeabilização inferior simples e composto ................. 38 Figura 16 - Representação esquemática das camadas constituintes da impermeabilização de fundo do aterro ...................................................................... 40 Figura 17 - Componentes básicos de sistemas de cobertura final ............................ 41 Figura 18 - Célula de aterro antes da impermeabilização com camada de geomembrana ........................................................................................................... 45 Figura 19 - Célula de aterro após a impermeabilização com camada de geomembrana .................................................................................................................................. 45 Figura 20 - Danos na geomembrana provocados na sua instalação ........................ 46 Figura 21 - Danos na geomembrana durante a operação do aterro ......................... 46 Figura 22 - Método de disposição dos painéis de geomembrana na vala do aterro . 47 Figura 23 - Geomembrana sendo instalada em aterro sanitário ............................... 47 Figura 24 - Vala de ancoragem do sistema de impermeabilização ........................... 48 Figura 25 - Ancoragem da geomembrana com solo local ......................................... 48 Figura 26 - Disposição do fornecimento de geomembrana (em rolos) ...................... 49 Figura 27 - Sistema de impermeabilização de fundo onde o geotêxtil possui função de proteção da geomembrana ....................................................................................... 50 Figura 28 - Arranjo estrutural do geotêxtil não-tecido ................................................ 51 Figura 29 - Geotêxtil não-tecido ................................................................................ 51 Figura 30 - Arranjo estrutural do geotêxtil tecido ....................................................... 52 Figura 31 - Geotêxtil tecido ....................................................................................... 52 Figura 32 - Instalação de geotêxtil na base de um aterro ......................................... 52 Figura 33 - Método de disposição do geotêxtil no aterro ........................................... 53 Figura 34 - Geocomposto drenante com georrede .................................................... 53 Figura 35 - Geocomposto drenante com geoespaçador ........................................... 54 Figura 36 - Bentonita entre duas camadas de geotêxtil ............................................ 54 Figura 37 - Teste das peneiras conforme NBR 7184 (ABNT, 1984) ......................... 56 Figura 38 - Processo de escavação do solo ............................................................. 57 Figura 39 - Compactação com o uso de rolo pé de carneiro ..................................... 58 Figura 40 - Mecanismo de advecção, com a propagação do contaminante diluído no fluido na direção de fluxo e com concentração constante ......................................... 59 Figura 41 - Mecanismo da dispersão, onde a concentração da massa contaminante diminui ao longo do transporte .................................................................................. 60 Figura 42 - A dispersão mecânica causada pela diferença de velocidade devido à mudança na área dos canais vazios do solo, que faz com que a solução se disperse .................................................................................................................................. 61 Figura 43 - Projeto adequado de sistema composto de impermeabilização com contato íntimo entre geomembrana e argila compactada ...................................................... 62 Figura 44 - Isoterma linear ........................................................................................ 64 LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Tipos de camadas e suas principais características ............................... 30 Quadro 2 - Critérios para dispensa de impermeabilização complementar ................ 39 Quadro 3 - Características, vantagens e desvantagens de determinadas geomembranas sintéticas ......................................................................................... 44 Quadro 4 - Normas a serem atendidas nos ensaios de geomembrana .................... 49 Quadro 5 - Comparativo entre os coeficientes de permeabilidade de alguns sistemas de impermeabilização ............................................................................................... 55 Quadro 6 - Comparativo entre os sistemas de impermeabilização de fundo e de cobertura no Brasil, Estados Unidos e União Europeia ............................................. 66 Quadro 7 - Vantagens e desvantagens do uso de solo e de geomembrana como camadas impermeabilizantes ....................................................................................67 Quadro 8 - Quadro comparativo entre os sistemas de proteção ambiental nos locais estudados .................................................................................................................. 72 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Coeficientes de permeabilidade e espessura das camadas de solo para aterros de resíduos na União Europeia ..................................................................... 32 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 8 METODOLOGIA ................................................................................................ 11 REQUISITOS LEGAIS ....................................................................................... 13 BRASIL .............................................................................................. 13 UNIÃO EUROPEIA ............................................................................ 17 ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA .................................................... 19 ATERROS DE RESÍDUOS SÓLIDOS ............................................................... 21 ELEMENTOS DE PROJETO ............................................................. 23 SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO PARA ATERRO DE RESÍDUOS SÓLIDOS .................................................................................................................. 28 UNIÃO EUROPEIA ............................................................................ 31 ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA .................................................... 34 BRASIL .............................................................................................. 36 MATERIAIS UTILIZADOS NAS BARREIRAS IMPERMEABILIZANTES ......... 42 GEOSSINTÉTICOS ........................................................................... 42 Geomembranas (GM)................................................................... 42 Geotêxtil (GT) ............................................................................... 50 Geocompostos ............................................................................. 53 Barreira mineral ............................................................................ 55 MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE CONTAMINANTES NO SOLO ..... 59 COMPARATIVO ENTRE OS SISTEMAS DE PROTEÇÃO AMBIENTAL UTILIZADOS NA UNIÃO EUROPEIA, NOS ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA E NO BRASIL ..................................................................................................................... 65 CONCLUSÕES .................................................................................................. 74 LIMITAÇÕES E RECOMENDAÇÕES ............................................................... 76 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 77 APÊNDICE A - ARTIGO CIENTÍFICO ...................................................................... 85 8 INTRODUÇÃO Uma consequência inerente de todas as atividades humanas é a geração de resíduos sólidos. Com o aumento da população e o advento das tecnologias houve um ascensão significativa na aquisição de bens de consumo e, por consequência, na geração de resíduos sólidos. Por isso, o gerenciamento dos resíduos é um desafio da atualidade, enfrentado pela sociedade e pelo poder público. Segundo estimativa do Ministério das Cidades (BRASIL, 2015), 58,6% da massa total de resíduos coletada no país é disposta de forma ambientalmente adequada, sendo 38,6% da massa de resíduos ainda disposta de forma inadequada. Embora existam diversas tecnologias disponíveis no mercado, possibilitando a reutilização, a reciclagem e o tratamento dos resíduos sólidos, segundo recomenda a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), uma fração dos mesmos necessita ser encaminhada para um sistema para disposição final. A PNRS define essa fração de resíduos em seu artigo 3º, inciso XV, como os rejeitos (BRASIL, 2010). Segundo Coelho, Serra e Lustosa (2013), a utilização de aterros apresenta- se no Brasil e na maioria dos países do mundo como a principal alternativa de disposição final de resíduos. Essa técnica, definida pela norma técnica NBR 8.419 (ABNT, 1992) como o confinamento de resíduos na menor área possível, obedecendo a critérios de ordem técnica, ambiental, social e econômica, é amplamente utilizada devido à sua relativa simplicidade de execução, alta capacidade diária de absorção da geração de resíduos e baixo custo de implantação, se comparada a outras tecnologias existentes no mercado. O homem aprendeu ao longo dos anos as tristes consequências da sua incapacidade de proteger adequadamente o ambiente que o rodeia. Um dos problemas que se tem verificado é a migração de poluentes através dos solos subsuperficiais para as águas superficiais e subterrâneas. Sendo o aterro uma das melhores e mais amplamente utilizadas alternativas para disposição final de resíduos, é de suma importância a qualidade do mesmo. Um dos componentes de proteção ambiental fundamentais dos aterros de resíduos é o sistema de impermeabilização de base e de cobertura, além de outros como o de drenagem pluvial, de gases e de lixiviado. É fundamental que a concepção do projeto seja coerente com a realidade local e que o empreendimento seja executado com materiais e equipamentos adequados, mão de obra qualificada e 9 controle tecnológico. Os sistemas de proteção ambiental precisam garantir que o entorno da área seja preservado ao máximo, evitando a sua contaminação pelos resíduos sólidos depositados no aterro, de modo a atender os parâmetros fixados na legislação pertinente para o local. O sistema de impermeabilização consiste em uma sobreposição de camadas constituídas por elementos de baixo coeficiente de permeabilidade. Esse sistema evita que ocorra a contaminação do meio ambiente pelos resíduos dispostos no aterro. O mesmo é aplicado na cobertura do aterro, com a finalidade de evitar a fuga do biogás, além de diminuir a taxa de infiltração de água da chuva na massa resíduos e, consequentemente, a geração de líquidos lixiviados para tratamento; e na base do aterro, a fim de reter a passagem de líquidos lixiviados para o subsolo e para as águas subterrâneas e superficiais, contaminando a área. No geral, as camadas de impermeabilização são compostas por solos naturais, solos compactados e materiais geossintéticos, ou ainda, uma combinação destes elementos, quando o sistema é chamado de composto. A combinação de materiais é bastante utilizada em países como os Estados Unidos da América e a União Europeia. O uso de um ou de outro tipo de sistema depende da tipologia dos resíduos que serão dispostos no aterro e das características da área. Esses fatores determinarão o nível de segurança necessário na obra e, assim, poderão ser avaliadas as alternativas mais viáveis, considerando a realidade do local onde o empreendimento está localizado. Conforme Soares (2012), a grande preocupação em relação aos aterros de resíduos é o confinamento eficiente dos resíduos acondicionados, a fim de evitar a liberação de substâncias nocivas ao meio ambiente e à saúde humana. Isso porque a decomposição dos resíduos gera um líquido denominado lixiviado, com alta carga poluidora, o qual poderá contaminar o subsolo e os recursos hídricos se percolar diretamente no solo. Na degradação da matéria orgânica, além do lixiviado, também são gerados gases poluentes como o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4). A importância de um sistema de impermeabilização em um aterro de resíduos sólidos pode ser exemplificada por Gallas et al. (2005), que relatam a detecção de plumas de contaminação por lixiviado em um aterro sanitário localizadono município de Londrina (PR). A pluma de contaminação engloba o subsolo e o lençol freático e está situada à jusante da área estudada. Este tipo de contaminação geralmente ocorre pois o sistema de impermeabilização de base não retém o lixiviado gerado pela decomposição dos resíduos no aterro. Igualmente, Nakamura (2012), associam a 10 contaminação das águas subterrâneas no entorno de um aterro sanitário situado no município de Visconde do Rio Branco (MG) a problemas na impermeabilização da cobertura das células do referido aterro. Percebe-se que danos ambientais de grande extensão e, por vezes, irreversíveis, podem ocorrer na operação de um aterro por falhas no sistema de impermeabilização. O solo e as águas superficiais e subterrâneas podem ser contaminados devido às altas concentrações de espécies químicas presentes no lixiviado dos aterros de resíduos sólidos. Portanto, sempre deve-se buscar uma avaliação do local que abrigará o aterro, a fim de conhecer as características da área para dimensionar um sistema de impermeabilização eficiente. Isso é possível conhecendo-se as características e a função de cada camada de impermeabilização, a fim de efetuar o seu uso da melhor forma possível. O objetivo do presente trabalho foi realizar um estudo acerca dos sistemas de impermeabilização indicados para aterros de resíduos sólidos urbanos e industriais na União Europeia, nos Estados Unidos e no Brasil. Esse estudo compreende o levantamento dos aspectos legais, técnicos e ambientais relativos ao assunto. Nesse contexto, dá-se ênfase aos materiais utilizados como camadas de impermeabilização e as suas propriedades e uso. Buscou-se, também, identificar os mecanismos de transferência de contaminantes no solo para a compreensão das questões técnicas que resultam na escolha de um sistema adequado que evite a contaminação ambiental. 11 METODOLOGIA O presente trabalho trata-se de um estudo realizado a partir de fontes secundárias, de cunho qualitativo exploratório, tendo as informações levantadas sido analisadas de forma indutiva. A finalidade desta pesquisa é reunir os conhecimentos acerca dos sistemas de disposição final de resíduos no Brasil, Estados Unidos e Europa. Conforme Gil (2008) a pesquisa exploratória tem como objetivo explanar e propiciar um maior conhecimento sobre determinado problema. Neste tipo de pesquisa, o autor procura um maior conhecimento sobre o tema de estudo. Segundo Vergara (2000) este tipo de pesquisa é realizada em áreas onde há pouco conhecimento científico reunido e/ou sistematizado. A pesquisa ainda foi classificada como de cunho qualitativo, pois não se utilizou de ferramentas estatísticas na análise de seu problema. Conforme explanado, os dados pesquisados foram analisados de forma indutiva. Segundo Prodanov e Freitas (2013), no raciocínio indutivo, a generalização deriva de comparações ou de observações de casos da realidade concreta. As constatações particulares levam à elaboração de generalizações entre os fenômenos ou assuntos que se deseja conhecer. Por meio de um método comparativo foi realizada uma análise e uma investigação documental da legislação do Brasil, dos Estados Unidos e da União Europeia. Essa pesquisa ainda contempla informações específicas sobre sistemas de disposição de resíduos sólidos, já levantadas por profissionais qualificados. Os dados foram extraídos dos estudos encontrados de forma descritiva, com o objetivo de reunir o conhecimento produzido até o momento sobre o tema em questão. De acordo com Gil (2008) o método comparativo procede da investigação de indivíduos, classes, fenômenos ou fatos, com vistas a ressaltar as diferenças e as similaridades entre os mesmos. Para Prodanov e Freitas (2013), o método comparativo está centrado em estudar semelhanças e diferenças, com o objetivo de verificar semelhanças e explicar divergências. O método comparativo, ao ocupar-se das explicações de fenômenos, permite analisar o dado concreto, deduzindo elementos constantes, abstratos ou gerais nele presentes. O trabalho foi desenvolvido em três etapas principais. A Figura 1 apresenta as referidas etapas realizadas na metodologia adotada. 12 Figura 1 - Etapas da metodologia utilizada no estudo Fonte: Autora. Na etapa de definições foi realizada uma análise referente aos objetivos do presente estudo e das opções de pesquisa e metodologia, bem como as suas limitações. Foi necessária uma familiarização com o tema proposto, assim como a formulação de uma estratégia para o cumprimento das etapas a serem vencidas para a finalização do estudo. Para isso, foi desenvolvido um sumário preliminar, o qual norteou os trabalhos executados num primeiro momento. O período de desenvolvimento contempla a etapa mais produtiva do trabalho. Nesta fase foram reunidas, selecionadas e explanadas as informações pertinentes ao estudo. Foi, ainda, realizada a análise das informações e as comparações as quais se propôs efetuar, buscando-se aproximar ao máximo da realidade dos locais de estudo. Na fase de conclusões e ponderações foi realizada uma síntese do assunto onde as informações obtidas foram confrontadas de modo a apresentar uma análise crítica a respeito dos dados levantados. Ainda, elaborou-se um artigo científico com base no presente estudo, que é apresentado no Apêndice A. Definições •Explanação/Definição do problema; •Planejamento da pesquisa; •Familiarização com o tema escolhido. Desenvolvimento •Revisão bibliográfica e de requisitos legais; •Redação prévia/Formatação/Correções; •Comparação das informações levantadas. Conclusões e ponderações •Formulação das conclusões; •Análise crítica dos resultados do estudo; •Elaboração de artigo científico. 13 REQUISITOS LEGAIS As principais leis, normativas e diretivas aplicáveis no Brasil, na União Europeia e nos Estados Unidos que possuem relação com o assunto deste trabalho, estão apresentadas nos tópicos a seguir. BRASIL A legislação ambiental brasileira, no geral, trata da conservação ambiental nas esferas federais, estaduais e municipais, condicionando a utilização dos recursos naturais e punindo com multas e até reclusão o poluidor. Além disso, a referida legislação também prevê a recuperação e a reabilitação da área degradada, se confirmada a contaminação no local. A Constituição da República Federativa do Brasil de 1988, lei suprema do país, expressa o direito de todos do acesso ao meio ambiente e da qualidade de vida, conforme capítulo VI, artigo 225: Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações (BRASIL, 1988). A nível federal destaca-se também a Política Nacional de Meio Ambiente (PNMA), Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981, que em seu artigo 2º traz a seguinte redação: A Política Nacional do Meio Ambiente tem por objetivo a preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental propícia à vida, visando assegurar, no País, condições ao desenvolvimento socioeconômico, aos interesses da segurança nacional e à proteção da dignidade da vida humana [...] (BRASIL,1981). O aterro sanitário e o aterro industrial são considerados como alternativas tecnológicas que reduzem a degradação ambiental. Isso pode ser exemplificado com relação à qualidade do ar, já que a emissão de gases poluentes é evitada; e com relação à qualidade do solo e das águas subterrâneas, uma vez que o sistema de impermeabilização projetado para o aterro deve evitar este tipo de contaminação. Em suma, os projetos de aterros devem ser elaborados de modo a proteger a água, o 14 solo, o ar e a saúde pública como um todo dos constituintes dos resíduos sólidos:matéria orgânica, inorgânica e resíduos perigosos. Os resíduos sólidos são caracterizados pela PNRS, em seu artigo 3º, inciso XVI, como: Material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólido ou semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água, ou exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível (BRASIL, 2010). A fim de que os mesmos possam ser gerenciados adequadamente, a Associação Brasileira de Normas Técnicas, por meio da NBR 10.004 (ABNT, 2004), categoriza os resíduos sólidos quanto aos seus riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde pública, dividindo-os em três classes: • Resíduos Classe I - Perigosos: são aqueles que apresentam uma ou mais características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade; • Resíduos Classe II - Não perigosos, que se subdividem em: o Resíduos Classe II - A (não inertes): são aqueles que não se enquadram nas classificações de Resíduo Classe I - Perigoso ou de Resíduo Classe II B - Inerte. Estes resíduos podem apresentar propriedades como biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água; o Resíduos Classe II - B (inertes): quaisquer resíduos que possam ter seus constituintes solubilizados (em água destilada ou deionizada à temperatura ambiente) a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, conforme Anexo G da NBR 10004 (ABNT, 2004). Os resíduos Classe I - Perigosos, apresentam uma ressalva. Atualmente, os resíduos perigosos inflamáveis, assim como os resíduos líquidos (óleos, por exemplo), já não são depositados em aterros em diversos estados e, inclusive, no Rio Grande do Sul. Uma restrição imposta pela Fundação Estadual de Proteção ao Meio Ambiente (FEPAM), por meio da Portaria nº 16/2010, proíbe a destinação de resíduos com estas características em aterros. 15 Os resíduos da construção civil (RCC) são classificados como classe II - B (inertes) pela NBR 10004 (ABNT, 2004) e como classe A pela Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), nº 307, de 5 de julho de 2002. A mesma Resolução determina que estes podem ser encaminhados para disposição em aterros de resíduos sólidos projetados para inertes. A PNRS deixa claro em seu artigo 15, inciso V, que uma de suas metas é a eliminação dos lixões e a recuperação dos locais utilizados como depósito de resíduos sem nenhum sistema de controle (BRASIL, 2010). Um lixão não dispõe de um sistema de controle da poluição, ou seja, a PNRS expõe que locais que não possuem um sistema de impermeabilização não podem operar. Outro ponto da PNRS a ser destacado está em seu artigo 9º, o qual estabelece uma ordem de prioridades a ser seguida no gerenciamento de resíduos sólidos: a não geração, a redução, a reutilização, a reciclagem, o tratamento dos resíduos sólidos e a disposição final (BRASIL, 2010). A disposição final ambientalmente adequada baseia-se na distribuição ordenada de rejeitos em aterros, observando normas operacionais específicas de modo a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança e a minimizar os impactos ambientais adversos (BRASIL, 2010). Percebe- se que a própria legislação cita o aterro de resíduos sólidos como destino final ambientalmente adequado para os rejeitos. Portanto, verifica-se a relevância do tema, sendo que todos os aterros devem possuir um sistema de impermeabilização. Ambas as leis supracitadas expressam o direito dos cidadãos a um meio ambiente sadio e equilibrado, visando à qualidade de vida das pessoas. A função para a qual são projetados os sistemas de impermeabilização é justamente esta: manter o equilíbrio ambiental, preservando os recursos naturais para que os indivíduos possam usufruir deles. Por meio dos sistemas de impermeabilização, é possível manter a preservação do solo, da água e do ar nos locais onde está inserido o aterro de resíduos sólidos e no seu entorno, mantendo as relações ecossistêmicas o mais próximo possível de seu curso natural. Também cabe aqui relacionar as normas técnicas a nível federal, publicadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), pertinentes ao assunto: • NBR 10.157 de 1987, referente aos critérios para projeto, construção e operação de aterros de resíduos perigosos; • NBR 8.419, de 1992, referente aos critérios para apresentação de projetos de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos; 16 • NBR 13.896, de 1997, referente aos critérios para projeto, implantação e operação de aterros de resíduos não perigosos; • NBR 10.004, de 2004, referente à classificação dos resíduos sólidos; • NBR 15.113, de 2004, referente a resíduos sólidos da construção civil e resíduos inertes - Aterros - Diretrizes para projeto, implantação e operação e; • NBR 15.849, de 2010, referente a diretrizes para localização, projeto, implantação, operação e encerramento de aterros sanitários de pequeno porte. Todas estas normas supracitadas apresentam requisitos para o dimensionamento dos sistemas de impermeabilização em aterros de resíduos. Destaca-se, dentre estas, a norma NBR 13.896, em seu subitem 4.1.1 alínea b coloca como critério para localização de aterros de resíduos sólidos a existência, no local, de um depósito natural de solo com coeficiente de permeabilidade inferior a 10-6 cm/s e uma zona não saturada com espessura superior a 3,0 m. Além das normas elencadas, há uma única norma sobre as geomembranas, material que constitui-se como um tipo de camada de impermeabilização, pela ABNT, que é a NBR 15.352 (ABNT, 2006). Esta norma estabelece os requisitos mínimos para as mantas termoplásticas de polietileno de alta densidade (PEAD) e de polietileno linear (PEBDL), destinadas à execução de impermeabilização. No âmbito estadual, especificamente no estado do Rio Grande do Sul, a Política Estadual de Resíduos Sólidos, Lei nº 14.528, de 2014, em seu artigo 3º menciona que uma disposição final ambientalmente adequada corresponde a depositar resíduos sólidos em aterros, observando as normas pertinentes. No Rio Grande do Sul também tem-se a Lei nº 9.921, de 1993, referente à gestão dos resíduos sólidos. Esta, em seu artigo 5º, menciona a necessidade de uma preparação do terreno para receber os resíduos sólidos, conforme transcreve-se: Quando a destinação final for disposição no solo, deverão ser tomadas medidas adequadas para proteção das águas superficiais e subterrâneas, obedecendo aos critérios e normas estabelecidas pelo órgão ambiental do Estado (RIO GRANDE DO SUL, 1993). Em consonância com a legislação já citada, a Lei Federal nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, conhecida como a Lei dos Crimes Ambientais, afirma que: Art. 54. Causar poluição de qualquer natureza em níveis tais que resultem ou possam resultar em danos à saúde humana, ou que provoquem a 17 mortandade de animais ou a destruição significativa da flora: Pena - reclusão, de um a quatro anos, e multa (BRASIL, 1998). Além do pagamento de multas e da reclusão do infrator, segundo a Lei dos Crimes Ambientais, o poluidor deverá promover a recuperação do local afetado. A Resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) nº 420, de 28 de dezembro de 2009, dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas. A referida resolução obriga o poluidor a realizar a remediação de uma área com vistas à sua reabilitação, no caso de confirmada a contaminação do solo. Em relação à proteçãodo ar e das águas, a Resolução CONAMA nº 003, de 28 de junho de 1990, dispõem sobre os padrões de qualidade do ar e a Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005, alterada pela Resolução nº 410/2009, a Resolução nº 430/2011 e a Resolução CONAMA nº 396, de 04 de abril de 2008, dispõe sobre a qualidade da água. UNIÃO EUROPEIA Na União Europeia, a legislação é aplicada através das denominadas diretivas. As diretivas europeias são legislações criadas para serem aplicadas em seus países membros, após a devida ratificação por parte dos mesmos. Segundo Guimarães (2014), em 1975, surgiu na UE a Diretiva 75/442/CE, com o objetivo de garantir que os resíduos fossem aproveitados ou eliminados sem colocar em perigo a saúde humana e sem utilizar processos ou métodos suscetíveis a agredir o ambiente. Conforme a autora, ao longo do tempo essa diretiva foi sendo alterada. Em 1991, começou-se a exigir autorização para as operações de disposição de resíduos, segundo a quantidade, as normas técnicas, o tipo de material e o local da eliminação. Além disso, a referida diretiva procurou incentivar a recuperação e reutilização dos resíduos, prevendo o princípio do poluidor-pagador, devendo os custos com a destinação dos resíduos serem suportados pelos geradores. Em 1999, foi promulgada a Diretiva 1999/31/CE, relativa à deposição de resíduos em aterros. Essa Diretiva definiu aterro de resíduos sólidos como a instalação de eliminação de resíduos através da sua deposição acima ou abaixo da 18 superfície natural. De acordo com a referida legislação, os resíduos sólidos são classificados em: • Resíduos sólidos urbanos; • Resíduos sólidos perigosos; • Resíduos sólidos não perigosos; • Resíduos sólidos inertes. Segundo a Diretiva 1999/31/CE, resíduos líquidos, resíduos que nas condições de aterro são explosivos, corrosivos, oxidantes ou inflamáveis; resíduos hospitalares e pneus usados, com exceção dos pneus utilizados como elementos de proteção em aterros e dos pneus que tenham um diâmetro exterior superior a 1400 mm não são admitidos em aterros. A mesma Diretiva também contempla metas para a minimização da geração de resíduos, processos para o recebimento dos resíduos no aterro e critérios para localização e projetos dos aterros. As metas envolvem a redução do teor de matéria- orgânica presente nos resíduos, a fim de reduzir as emissões de gases poluentes oriundos da degradação destes resíduos. A Diretiva propõe metas progressivas de redução do teor de resíduos biodegradáveis em 5 anos, 8 anos e 15 anos, as quais são de 75%, 50% e 35%, respectivamente. Essa porcentagem é calculada sobre a quantidade total (por peso) de resíduos urbanos biodegradáveis produzidos em 1995 ou no ano mais recente antes de 1995, para o qual existam dados normalizados do Eurostat (organização estatística da Comissão Europeia que produz dados estatísticos e promove a harmonização dos métodos estatísticos entre os estados membros). Conforme a Diretiva 1999/31/CE os aterros de resíduos sólidos devem implementar um controle de poluição das águas superficiais, águas subterrâneas, solo e atmosfera. Na mesma legislação são expostos os requisitos técnicos para aterros de resíduos de todos os tipos, especialmente no que se refere aos sistemas de impermeabilização. A União Europeia também possui a diretiva 2003/33/CE, que estabelece os critérios e processos de admissão de resíduos com base na diretiva 1999/31/CE e uma Diretiva de Responsabilidade Ambiental, a 2004/35/CE. Esta legislação prevê a reparação dos danos ambientais pelo poluidor, no caso de degradação ambiental. No caso de danos causados por contaminação oriunda da ineficiência dos sistemas de proteção do aterro de resíduos, o operador será responsabilizado. 19 ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA Nos Estados Unidos, conforme Kronbauer et al. (2010) em 1976 foi promulgada a Lei de Recuperação e Conservação de Recursos Naturais a qual assegura a todos os cidadãos americanos o direito a um meio ambiente preservado. Mais tarde, em 1990, o Congresso aprovou a Lei de Prevenção da Poluição, cujo propósito era obrigar o emprego de todas as formas de reutilização de resíduos autorizando o descarte em aterros somente quando este for a última alternativa. Ao pesquisar a legislação, as normas técnicas e as diretivas relacionados ao assunto, verificou-se que os Estados Unidos tiveram a sua primeira legislação impondo critérios para a implantação de aterros de resíduos sólidos promulgada no ano de 1979, sendo que, atualmente, a legislação em vigor é datada de 1993. Os aterros de resíduos sólidos surgem nos Estados Unidos nos anos 1930. Um dos primeiros registros que se tem é da concepção do aterro sanitário da cidade de Fresno, considerado o primeiro aterro sanitário moderno. O mesmo foi inaugurado em 1937 e encerrado em 1987. Estima-se que o aterro tenha recebido entre 4,7 e 8 milhões de metros cúbicos de resíduos (MELOSI M., 2004 apud SILVA, 2014). Em 1959, percebendo a importância do tema, a Sociedade Americana de Engenheiros Civis, lança diretrizes para a implantação de aterros de resíduos sólidos nos Estados Unidos. Estas diretrizes eram relativas à compactação dos resíduos e à sua cobertura diária com solo, a fim de minimizar a formação de odores e o aparecimento de roedores e outros tipos de animais (SILVA, 2014). Entretanto, estes aterros ainda não possuíam uma barreira protetora adequada, levando à contaminação de solos, cursos d’água e águas subterrâneas. Os primeiros critérios para a implantação de aterros de resíduos sólidos nos EUA foram apresentados em 1979 pela Environmental Protection Agency (EPA) (MELOSI M., 2004 apud SILVA, 2014). Anos mais tarde, em 1991, a EPA apresenta o Solid Waste Disposal Facility. Neste documento eram descritos requisitos de implantação, operação, monitoramento e encerramento de aterros de resíduos sólidos urbanos (FRANCHETTI, 2009 apud SILVA, 2014). Atualmente, a legislação em vigor nos Estados Unidos é o código de regulamentos federal (CFR), de 1993, o qual apresenta 50 títulos, sendo que o seu título 40, editado pela Environmental Protection Agency dos EUA (USEPA) diz respeito à proteção da saúde humana e do meio ambiente. Os dois subcapítulos do 20 título 40 que versam a respeito de aterros de resíduos são o C (Partes 50 a 99) e o I (Partes 239 a 282). O subcapítulo C, parte 60, trata sobre a qualidade do ar. Nele são fixados limites de emissões, bem como programas voltados ao controle da qualidade do ar. Esta subparte determina padrões para poluentes lançados na atmosfera como o metano. A parte 258, do subcapítulo I, trata especificamente sobre aterros de resíduos sólidos. A subparte D determina os critérios de projeto para aterros, inclusive os sistemas de impermeabilização de base e de cobertura. Nesta subparte estão definidos os critérios para os sistemas de impermeabilização. 21 ATERROS DE RESÍDUOS SÓLIDOS Da mesma forma que os resíduos são classificados pela NBR 10.004 (ABNT, 2004), visando um adequado gerenciamento, os aterros de resíduos sólidos também possuem classificação, segundo a tipologia dos resíduos dispostos nos mesmos. Conforme Pinto (2011), os aterros de resíduos sólidos podem ser classificados como: • Aterros de resíduos sólidos Classe I; • Aterros de resíduos sólidos Classe IIA; ou • Aterros de resíduos sólidos Classe IIB. A NBR 8.419 (ABNT, 1992), que trata da “Apresentação de projetos de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos” define aterro sanitário de RSU como: Técnica de disposição de resíduos industriais no solo, sem causar danos ou riscos à saúde pública e à sua segurança, minimizando os impactos ambientais, método este que utiliza princípios de engenharia para confinar os resíduos sólidos à menor área possível e reduzi-los ao menor volume permissível, cobrindo-os com uma camadade terra na conclusão de cada jornada de trabalho, ou a intervalos menores, se necessário (ABNT, 1992). Os aterros sanitários, Classe IIA, são definidos pela NBR 8.419 em seu item 3.2 como uma técnica de disposição de resíduos sólidos urbanos no solo, sem causar danos à saúde pública e à sua segurança, minimizando os impactos ambientais, método este que utiliza princípios de engenharia para confinar os resíduos sólidos à menor área possível e reduzi-los ao menor volume permissível, cobrindo-os com uma camada de terra na conclusão de cada jornada de trabalho, ou a intervalos menores, se necessário (ABNT, 1992). A NBR 15.113 (ABNT, 2004) define aterro para resíduos sólidos Classe IIB em seu item 3.3: Aterro de resíduos da construção civil e de resíduos inertes: área onde são empregadas técnicas de disposição de resíduos da construção civil classe A, conforme classificação da Resolução CONAMA n° 307, e resíduos inertes no solo, visando a preservação de materiais segregados, de forma a possibilitar o uso futuro dos materiais e/ou futura utilização da área, conforme princípios de engenharia para confiná-los ao menor volume possível, sem causar danos à saúde pública e ao meio ambiente. Os aterros para resíduos sólidos ainda são denominados como aterros industriais quando recebem rejeitos provenientes do setor de indústria, comércio e prestação de serviços, podendo estes rejeitos serem classificados como Classe I, Classe IIA ou Classe IIB e aterros sanitários, quando são destinados ao recebimento de resíduos sólidos urbanos. 22 Catapreta et al. (2005) expõe que nos países em desenvolvimento, como o Brasil, a alternativa mais amplamente adotada para disposição final dos resíduos sólidos urbanos (RSU) gerados diariamente pela população é o aterro sanitário. Esta alternativa, segundo os autores, representa a solução técnica e economicamente mais viável para a disposição de RSU. De acordo com McDougall et al. (2001), a deposição de materiais em aterro sanitário é a única técnica de disposição final de resíduos, pois outras opções, como o tratamento biológico ou térmico, também produzem resíduos que, posteriormente, precisam ser depositados em aterro. No Brasil, a PNRS estabelece uma ordem de prioridades no gerenciamento de resíduos, conforme seu artigo 9º: Art. 9º Na gestão e gerenciamento de resíduos sólidos, deve ser observada a seguinte ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos. (BRASIL, 2010). É importante destacar que, conforme o artigo supracitado, apenas os rejeitos devem ser encaminhados para disposição final. Todavia, por questões de nomenclatura já consagrada na bibliografia existente e na legislação pertinente, continua-se utilizando o termo aterro de resíduos sólidos. Além das características da área, um dos principais aspectos interferentes na implantação de um aterro de resíduos sólidos é a tipologia de resíduos que o empreendimento irá receber. A classificação dos resíduos a serem recebidos definirá o tipo de aterro a ser implantado. Carvalho (1999) comenta que é comum o equívoco entre os termos aterro sanitário, lixões e depósito de resíduos. Lima (1991) destaca que nos lixões ou depósitos de resíduos inexistem critérios técnicos ou ambientais para a disposição de resíduos. Todavia, o aterro sanitário deve ser executado de tal forma que não comprometa a qualidade do solo e das águas superficiais. Para isso, na fase de dimensionamento devem ser projetadas estruturas como: sistema de drenagem pluvial, de gases e de lixiviado, bem como de tratamento do lixiviado, recobrimento diário dos resíduos com uma camada de solo, sistema de impermeabilização de base e de fundo, entre outras medidas. Da mesma forma ocorre com os aterros de resíduos sólidos industriais. Conforme Boscov (2008), aterros de resíduos sólidos urbanos ou industriais são 23 projetados com base nos mesmos princípios, o de conter e de confinar o resíduo, sendo que a diferença entre os tipos de aterros é o grau de segurança necessário para que se cumpram tais premissas. Deve-se ter um cuidado especial em aterro industriais que é o controle dos resíduos a serem dispostos, pois, em aterros industriais, só podem ser dispostos resíduos quimicamente compatíveis, ou seja, aqueles que não reagem entre si, nem com as águas de chuva infiltradas. ELEMENTOS DE PROJETO Segundo Loureiro (2005), os aterros não podem ser vistos como um simples local de armazenamento de resíduos mas devem ser avaliados também como obras geotécnicas no comportamento das distintas etapas de operação e degradação. Devido a isso, deve-se observar a prática mais adequada ao local para a sua implantação. Na implantação de aterros de resíduos sólidos, destacam-se os seguintes métodos: métodos de células ou trincheiras escavadas, método da área e método das depressões ou meia encostas. Conforme Reichert (2007), o método das células ou trincheiras escavadas (Figura 2) é indicado para locais onde há profundidade suficiente para escavação e onde o lençol freático não está próximo à superfície. O solo proveniente das escavações geralmente é utilizado para a cobertura diária e final. Segundo Reichert (2007), as células normalmente têm formato quadrado e as trincheiras são retangulares. Fonte: Tchobanouglos et al. (1993 apud REICHERT, 2007). De acordo com Reichert (2007) o método da área (Figura 3) é utilizado quando o terreno não é apropriado para escavações de células ou de trincheiras. Esta situação Figura 2 - Método de células ou trincheiras escavadas 24 ocorre em locais onde o nível do lençol freático está próximo à superfície. O material de cobertura deve ser importado de áreas adjacentes ou de áreas de empréstimo. Fonte: Tchobanouglos et al. (1993 apud REICHERT, 2007). O autor supracitado afirma que depressões, áreas de escavações, saibreiras, argileiras e pedreiras, com a sua capacidade útil esgotada também podem ser utilizadas para aterros (Figura 4). A disposição dos resíduos irá variar conforme a geometria e as características do local. Visto que estes locais geralmente não dispõem de material para cobertura diária, este deverá ser importado de fora da área. Fonte: Tchobanouglos et al. (1993 apud REICHERT, 2007). A seleção de áreas favoráveis para a implantação de aterros é realizada com base em critérios técnicos, econômicos e ambientais. Existem metodologias que conferem pontuações às áreas disponíveis para este fim, a fim de auxiliar e justificar uma escolha técnica. Bagchi (1994) ressalta que, para que um aterro sanitário possa ser implantado, a área escolhida para o projeto deve cumprir critérios locacionais e geotécnicos. Destacam-se alguns fatores tais como geotecnica local, recursos Figura 3 - Método da área Figura 4 - Método das depressões ou meia encostas 25 hídricos, dados de pluviometria, fauna e flora, zoneamento ambiental, disponibilidade de infraestrutura e distância dos núcleos populacionais. É importante ressaltar que o que difere na implantação de cada tipo de aterro são os critérios de segurança considerados no projeto dos mesmos. Estes critérios são observados nas normas técnicas pertinentes: NBR 8.418, de 1984, referente aos critérios para apresentação de projetos de aterros de resíduos industriais perigosos; NBR 13.896, de 1997, referente aos critérios para projeto, implantação e operação de aterros de resíduos não perigosos; NBR 10.157, de 1987, referente aos critérios para projeto, construção e operação de aterros de resíduos perigosos; NBR 8.419, de 1992, referente aos critérios para apresentação de projetos de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos; NBR 15.113, de 2004, referente a resíduossólidos da construção civil e resíduos inertes - Aterros - Diretrizes para projeto, implantação e operação; e NBR 15.849, de 2010, referente a diretrizes para localização, projeto, implantação, operação e encerramento de aterros sanitários de pequeno porte. Conforme Reichert (2007) o projeto de um aterro deve buscar minimizar os riscos à saúde pública e ao meio ambiente em caso de falhas na construção ou operação. Com base nesta premissa, o projeto de um aterro de resíduos sólidos deverá contemplar a concepção de estruturas de engenharia que desempenhem esta função. De acordo com Azambuja (2007), o projeto de um aterro de resíduos não pode ser segmentado em atividades estanques. A sua concepção, a escolha dos materiais que serão utilizados na sua implantação e a forma de operação dependerão não só do tipo de resíduo com que se pretende lidar, mas também com o ambiente geológico geotécnico onde se insere o empreendimento. Para cada local, se adapta uma forma de aterro diferente em consonância com as características do meio, de seus recursos e das demandas que deverá atender. Conforme Reichert (2007), em linhas gerais, o projeto de um aterro contempla os seguintes sistemas: • Sistema de drenagem superficial (pluvial): possui como objetivos a coleta e a drenagem das águas de chuva, a fim de evitar a erosão nos taludes e no sistema viário e o aumento do volume de percolados por infiltrações superficiais. Geralmente é constituído de canais escavados no solo ou por canaletas que podem ser de diferentes formatos e materiais; 26 • Sistema de impermeabilização: possui a função de impedir a infiltração de águas da chuva na massa de resíduos após o encerramento do aterro (impermeabilização superior) e garantir um confinamento eficiente dos resíduos e lixiviados gerados, impedindo a infiltração de poluentes no subsolo e aquíferos adjacentes (impermeabilização inferior). O sistema deve ser: estanque, durável, resistente e compatível com os resíduos que serão depositados no aterro. Os materiais mais usados para a impermeabilização em aterro são as argilas compactadas e as geomembranas sintéticas; • Sistema de drenagem de lixiviados: os líquidos que chegam ao fundo do aterro provenientes de águas da chuva e da decomposição dos resíduos podem ser chamados de lixiviado. Este, devido a sua composição (elevada carga orgânica, metais pesados e grupos microbianos) precisa ser drenado para um sistema de tratamento. O dreno geralmente é confeccionado com o uso de brita ou areia; • Sistema de drenagem de gases: o biogás resultante da decomposição anaeróbia da matéria orgânica, deve ser drenado por meio de drenos horizontais e verticais, neste último caso sempre conectados aos drenos de lixiviado na base do aterro. Os drenos de gases são desenvolvidos com o uso de brita graduada. Na Figura 5 podem-se verificar algumas das estruturas supramencionadas. Além das estruturas acima elencadas, deve-se implantar monitoramento geotécnico e ambiental, além das instalações de apoio. Fonte: Azambuja (2007). Figura 5 - Superposição de camadas constituintes de um típico aterro de resíduos 27 Segundo Susin (2010), por se tratar de uma obra que busca o isolamento do resíduo mediante confinamento, deve-se considerar a decomposição do mesmo no interior da célula. Desta forma, justifica-se a instalação de sistemas de drenagem de gases e de lixiviado, assim como de impermeabilização de base e de cobertura no aterro. Caso não ocorra a execução destes sistemas, especialmente o de impermeabilização, poderá correr a contaminação do solo e, posteriormente, das águas superficiais e subterrâneas. 28 SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO PARA ATERRO DE RESÍDUOS SÓLIDOS A norma NBR 10.157 - Aterros de resíduos perigosos - Critérios para projeto, implantação e operação (1987), assim como a norma NBR 13.896 - Aterros de resíduos não perigosos - Critérios para projeto, implantação e operação (1997) definem impermeabilização como sendo “deposição de camadas de materiais artificiais ou naturais, que impeça ou reduza substancialmente a infiltração no solo dos líquidos percolados, através da massa de resíduos” (ABNT, 1987) e (ABNT, 1997). Em relação às normativas sobre aterros sanitários, a norma NBR 8.419 (ABNT, 1992), a qual estabelece critérios para apresentação de projetos de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos, expõe que um sistema de impermeabilização deverá ser implementado quando solicitado pelo órgão ambiental pertinente. Ainda, quando fala-se em normas técnicas referentes a aterros sanitários, a norma NBR 15.849 (ABNT, 2010), relativa às diretrizes para localização, projeto, implantação, operação e encerramento de aterros sanitários de pequeno porte, define sistema de impermeabilização como: “elemento de proteção ambiental destinado a isolar os resíduos do solo natural de maneira a minimizar a infiltração de lixiviados e de biogás” (ABNT, 2010). No que tange às características do terreno natural que irá receber o aterro de resíduos sólidos, a norma NBR 13.896 (ABNT, 1997), em seu subitem 4.1.1, alínea b coloca como critério o seguinte: Geologia e tipos de solos existentes - tais indicações são importantes na determinação da capacidade de depuração do solo e da velocidade de infiltração. Considera-se desejável a existência, no local, de um depósito natural extenso e homogêneo de materiais com coeficiente de permeabilidade inferior a 10-6 cm/s e uma zona não saturada com espessura superior a 3,0 m (ABNT, 1997). A NBR 13.896 (ABNT, 1997), ainda expõe em seu subitem 5.2.1, que trata sobre impermeabilização do aterro, o que segue: Sempre que as condições hidrogeológicas do local escolhido para a implantação do aterro não atenderem às especificações de 4.1.1-b) deve ser implantada uma camada impermeabilizante da superfície inferior conforme: ser constituída com materiais de propriedades químicas compatíveis com o resíduo, com suficiente espessura e resistência, de modo a evitar rupturas devido a pressões hidrostáticas e hidrogeológicas, contato físico com o líquido percolado ou resíduos, condições climáticas e tensões da instalação da impermeabilização ou aquelas originárias da operação diária; 29 ser colocada sobre base ou fundação capaz de suportá-la, bem como resistir aos gradientes de pressão acima e abaixo da impermeabilização, de forma a evitar sua ruptura por assentamento, compressão ou levantamento do aterro; ser instalada de forma a cobrir toda a área, de modo que o resíduo ou líquido percolado não entre em contato com o solo natural (ABNT, 1997). Da mesma forma que a NBR 13.896, a norma NBR 10.157 - Aterros de resíduos perigosos - Critérios para projeto, construção e operação, concorda com o item supramencionado, 5.2.1, possuindo inclusive a mesma redação. A construção de sistemas de impermeabilização em aterros também objetiva impedir a infiltração de águas da chuva na massa de resíduos, após a conclusão da operação de aterramento, quando deve ocorrer a impermeabilização superior da massa resíduos (REICHERT, 2007). A norma NBR 13.896, menciona em seu subitem 5.8.2; b) e a NBR 10.157 expõe em seu item 9.2; b) que o plano de encerramento de um aterro de resíduos sólidos deverá prever: o projeto e a construção da cobertura final, de forma a minimizar a infiltração de água na célula, exigir pouca manutenção, não estar sujeita à erosão, acomodar assentamento sem fratura e possuir um coeficiente de permeabilidade inferior ao solo natural da área do aterro. Um sistema de cobertura final tem por objetivo minimizar a infiltração das águas pluviais no aterro, além de outros aspectos elencados por Reichert (2007), conforme cita-se: • Promover uma boa drenagem superficial; • Resistir à erosão; • Restringir a migração do biogás ou melhorar a suarecuperação energética; • Separar os resíduos dos vetores como animais, insetos e roedores; • Melhorar o aspecto estético e paisagístico; • Minimizar a manutenção de longo prazo; • Proteger a saúde humana e o meio ambiente. Cada camada individual que compõe o sistema de impermeabilização do aterro é denominada de camada impermeabilizante, barreira de impermeabilização, entre outras nomenclaturas semelhantes que podem ser utilizadas. Carvalho (1999) ressalta que existem diversos tipos de camadas impermeabilizantes, dentre estas destacam-se como as mais utilizadas: • Solos locais compactados; • Solos argilosos compactados (CCL); 30 • Geomembranas (GM); • Geocomposto bentonítico (GCL). Em relação aos tipos de camadas impermeabilizantes, Locastro e De Angelis (2016) comentam que independentemente das camadas adotadas, o sistema a ser executado deve proporcionar qualidade e segurança. Além dos tipos de camadas mais usuais, expostos anteriormente, os autores destacam em seu trabalho algumas alternativas e suas características (Quadro 1). Quadro 1 - Tipos de camadas e suas principais características Camada Características Lodo aplicado como camada de cobertura • Conforme Bizarreta e de Campos (2011 apud Locastro e De Angelis (2016)), o lodo apresenta permeabilidade de 1,5x10-5 cm/s; • Segundo Locastro e De Angelis (2016), o lodo não está sujeito a formação de trincas, o que evita a passagem de gás metano pela cobertura e proporciona o seu melhor aproveitamento. Resíduos de construção e demolição (RCD) aplicados como camada de cobertura • De acordo com Catapreta et al. (2011 apud Locastro e De Angelis (2016)) os RCDs apresentam permeabilidade de 2,3x10-3 a 5,9x10-3 cm/s; • Locastro e De Angelis (2016) afirmam que, com o uso dos RCDs, o custo total da obra diminui visto que o custo da impermeabilização é reduzido. Todavia, os autores também expõem que, devido a sua alta permeabilidade, contribui para que o lixiviado gerado percole mais facilmente pelo maciço de resíduos, o que pode ser um ponto negativo. Barreira capilar aplicada como camada de cobertura • Conforme Almeida et al. (2011 apud Locastro e De Angelis (2016)) estes sistemas caracterizam-se por duas camadas de materiais com granulometrias diferentes. Uma camada de materiais mais finos sobre uma camada de materiais grossos, ambos porosos; • Locastro e De Angelis (2016) explicam que devido à retenção de água nos poros menores, esta água, ao invés de percoladar na massa de resíduos, pode ser removida por evapotranspiração ao ser drenada. Como vantagens deste sistema, os autores colocam que podem ser utilizados resíduos de compostagem, entre outros, tornando o processo ambientalmente sustentável e evitando-se custos com solos de áreas de empréstimo. Solo cimento aplicado como impermeabilização de base • Segundo Korf e Prietto (2011) apud Locastro e De Angelis (2016) este composto é formado adicionando-se a solos argilosos a proporção de 2% de cimento; • Ainda, conforme os autores supracitados, o referido processo faz com que a camada apresente capacidade para retenção de metais pesados como cádmio e chumbo. Bentonita aplicada como impermeabilização de base • De acordo com Locastro e De Angelis (2016) o composto resultante da combinação de solo local compactado e bentonita, na proporção de 4%, resulta em uma barreira impermeabilizante com coeficiente de permeabilidade de 10-7 cm/s; • Lima et al. (2011 apud Locastro e De Angelis (2016)) explicam que as bentonitas são argilo-minerais que se expandem com a umidade. Por meio da entrada de água a camada se expande devido à absorção e após ocorre a adsorção, em um segundo momento, causando uma nova expansão. • Locastro e De Angelis (2016) destacam que o uso deste tipo de camada representa uma redução nos custos da obra, visto que em diversos locais do país há a disponibilidade de solos bentoníticos. Fonte: Adaptado de Locastro e De Angelis (2016). 31 Locastro e De Angelis (2016) concluem que, dentre as tipologias estudadas, aquelas compostas pela combinação de solo compactado e geossintéticos foram as que apresentaram melhor segurança e menores impactos ambientais. Percebe-se que todas as medidas preventivas possíveis, em relação à preservação do meio ambiente, devem ser adotadas quando fala-se em sistemas de impermeabilização. Isto deve-se refletir tanto na escolha da área, quanto na concepção do projeto do aterro. A escolha de um ou de outro tipo de camada é influenciada pelo uso a que se destina, pelo ambiente físico, pela química do lixiviado e pela taxa de infiltração no local. Além destes fatores, deve-se observar a legislação e os critérios que são estabelecidos na região onde o empreendimento será instalado. UNIÃO EUROPEIA A Comunidade Europeia possui uma diretiva, a 1999/31/CE, relativa à disposição de resíduos sólidos. Esta tem por objetivo prever medidas referentes à implantação de aterros de resíduos sólidos. A referida legislação classifica os aterros como: de resíduos perigosos, não perigosos e inertes. Na União Europeia, os aterros não podem receber pneus usados ou resíduos líquidos, inflamáveis, explosivos ou corrosivos, ou ainda resíduos provenientes de estabelecimentos hospitalares e resultantes de práticas médicas e veterinárias. A Diretiva 1999/31/CE ainda cita que apenas podem ser encaminhados para aterro resíduos que tenham sido previamente tratados. Quanto aos resíduos sólidos urbanos, estes são depositados em aterros para resíduos não perigosos. Em relação às normas técnicas para impermeabilização de aterros de resíduos na Comunidade Europeia estas são estabelecidas pela diretiva 1999/31/CE. A referida Diretiva denomina a camada impermeabilizante de fundo do aterro como barreira geológica e a define da seguinte forma: A barreira geológica é determinada pelas condições geológicas e hidrogeológicas inferiores e adjacentes ao local de implantação do aterro das quais resulte um efeito atenuador suficiente para impedir qualquer potencial risco para os solos e as águas subterrâneas (UNIÃO EUROPEIA, 1999). Para desempenhar o efeito atenuador de que fala a Diretiva, a base e os taludes de confinamento do aterro devem consistir numa camada mineral natural que 32 satisfaça as condições de condutividade hidráulica e espessura, de acordo com as especificações da Tabela 1. Tabela 1 - Coeficientes de permeabilidade e espessura das camadas de solo para aterros de resíduos na União Europeia Classe do aterro Aterro para resíduos inertes Aterro para resíduos não perigosos Aterro para resíduos perigosos Coeficiente de permeabilidade (K, m/s) ≤ 1 x 10 -7 ≤ 1 x 10-9 ≤ 1 x 10-9 Espessura da camada (m) ≥ 1 m ≥ 1 m ≥ 5 m Fonte: União Europeia (1999). Além da camada de solo citada anteriormente, todos os aterros, com exceção dos aterros para resíduos inertes, devem ainda ser providos de uma barreira de impermeabilização artificial (constituída por uma geomembrana ou dispositivo equivalente) e um sistema de drenagem de águas pluviais; um sistema de captação, drenagem e coleta de lixiviados. Nas Figura 6, Figura 7 e Figura 8 ilustram-se os sistemas de impermeabilização indicados para aterros de resíduos sólidos inertes, aterros de resíduos sólidos não perigosos e aterros de resíduos sólidos perigosos, segundo as diretivas europeias. Figura 6 - Sistema de impermeabilização inferior para aterro de resíduos sólidos inertes, segundo as diretivas europeias Fonte: A autora (2016), baseado na Diretiva Europeia 1999/31/CE. 33 Figura 7 - Sistema de impermeabilização inferior para aterro de resíduos sólidos não perigosos, segundo as diretivas europeias Fonte: A autora (2016), baseado na Diretiva Europeia 1999/31/CE. Figura 8 - Sistema de impermeabilização inferior para aterro de resíduos sólidos perigosos, segundo as diretivaseuropeias Fonte: a autora (2016), baseado na Diretiva Europeia 1999/31/CE. 34 ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA Segundo Dos Santos (2011) nos Estados Unidos da América o código de regulamentos federal (CFR), em seu título 40, versa a respeito da proteção do meio ambiente. A regulamentação 258 do mesmo, estabelecida pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (USEPA), apresenta as regulações para os aterros de resíduos sólidos. Segundo a referida normativa, um projeto de aterro de resíduos sólidos pode ser elaborado de duas formas: com base em normas técnicas ou com base em desempenho. Um projeto baseado no desempenho deve comprovar que é capaz de manter os níveis de contaminação abaixo dos valores máximos estabelecidos pela USEPA. Todavia, em um projeto com base nas normas técnicas norte americanas, o sistema de impermeabilização inferior para aterros de resíduos não perigosos deve ser composto por uma camada de solo compactado de, no mínimo, 0,6 m de espessura e condutividade hidráulica máxima de 1x10-7 m/s, uma camada de geomembrana, com espessura de, no mínimo, 0,00254 cm e sistema de drenagem, conforme exposto na Figura 9. A camada de drenagem pode ser instalada diretamente sobre a camada de geomembrana ou pode ser utilizada uma camada de geotêxtil para fins de proteção da geomembrana. Figura 9 - Sistema de impermeabilização recomendados pela USEPA para aterros de resíduos não perigosos Fonte: A autora (2016), baseado em USEPA 40 CFR, Parte 258. O sistema de impermeabilização inferior acima exposto é considerado pela USEPA como um sistema simples. O referido órgão de controle ambiental considera 35 como sistema simples aquele composto por, pelo menos uma camada de solo associada a uma camada de geomembrana (LODI, ZORNBERG E BUENO, 2009). Em relação aos aterros de resíduos sólidos perigosos, a USEPA requer a instalação de um sistema de impermeabilização duplo, isto é, com duas camadas de geomembrana. Além disso, uma camada de 0,9 m de solo compactado com condutividade hidráulica máxima de 1x10-9 m/s, uma camada de detecção de infiltrações e um sistema de drenagem (Figura 10). Figura 10 - Sistemas de impermeabilização recomendados pela USEPA para aterro de resíduos perigosos Fonte: A autora (2016), baseado em USEPA 40 CFR, Parte 258. Segundo Lodi, Zornberg e Bueno (2009) a USEPA também considera substituições nas camadas impermeabilizantes de materiais minerais por geossintéticos. Estas trocas podem ser as seguintes: • Geocomposto argiloso (GCL) por solo argiloso compactado (CCL); • Georredes (GN) no lugar de camada de areia para detecção de infiltrações; e • Geotêxteis (GT) por areia para filtro. Na Figura 11 é apresentado um modelo, considerando essas substituições de materiais. 36 Figura 11 - Sistemas de impermeabilização recomendados pela USEPA para aterro de resíduos perigosos, com o uso de geossintéticos Fonte: A autora (2016), baseado em USEPA 40 CFR, Parte 258. BRASIL No Brasil, as normas que servem como base para o dimensionamento dos sistemas de impermeabilização são as normas da ABNT. Entretanto, também deve- se seguir as orientações dos órgãos ambientais de cada região do país, caso existam. A NBR 13.896 (ABNT, 1997), referente aos critérios para projeto, implantação e operação de aterros de resíduos não perigosos, indica que, para locais onde o terreno natural apresente um coeficiente de permeabilidade inferior a 10-6 cm/s e uma profundidade do nível d’água igual ou superior a 3,0 m, não há necessidade de impermeabilização da superfície do terreno natural (Figura 12). Figura 12 - Condições hidrogeológicas que não requerem a impermeabilização do terreno natural no aterro de resíduos sólidos Fonte: CETESB (1993). 37 Porém, em locais onde o nível do lençol freático esteja a 1,5 m ou a uma distância menor, recomenda-se a impermeabilização do terreno natural. Esta condição também é válida para solos com um valor de permeabilidade maior do que 10-6 cm/s (Figura 13). Figura 13 - Condições hidrogeológicas que requerem a impermeabilização do terreno natural no aterro de resíduos sólidos Fonte: CETESB (1993). Em relação aos aterros de resíduos perigosos, a NBR 10.157 (ABNT, 1987) recomenda a implantação de um sistema de impermeabilização duplo. Segundo Reichert (2007), os sistemas duplos (Figura 14) são construídos com duas camadas espaçadas por material drenante (geralmente o material drenante é areia ou uma geomalha), que tem por finalidade detectar e coletar os líquidos ou gases que porventura venham a passar pela camada impermeabilizante imediatamente acima. Figura 14 - Sistema de impermeabilização inferior duplo Fonte: Adaptado de Reichert (2007). 38 Cada uma das duas camadas do sistema duplo pode ser simples ou composta. Os sistemas simples são construídos com apenas uma camada, geralmente de argila compactada ou geomembrana, e os sistemas compostos são construídos com duas camadas de diferentes materiais, geralmente uma camada de argila compactada mais uma geomembrana sobreposta, supondo-se uma perfeita aderência entre geomembrana e a argila, conforme Figura 15. Figura 15 - Sistemas de impermeabilização inferior simples e composto Fonte: Adaptado de Reichert (2007). A NBR 15.849 (ABNT, 2010), referente a diretrizes para localização, projeto, implantação, operação e encerramento de aterros sanitários de pequeno porte, indica que o aterro deverá ser dotado de sistema de impermeabilização complementar quando: a) O solo local não apresente a permeabilidade mínima, dados o excedente hídrico e a profundidade do freático (Quadro 2); b) A profundidade do freático não atinja a mínima requerida, dados a permeabilidade e o excedente hídrico, conforme Quadro 2; c) O excedente hídrico local supere os especificados no Quadro 2, dadas a permeabilidade e a profundidade do freático; d) Seja significativa a fração orgânica presente nos resíduos a serem dispostos. 39 Quadro 2 - Critérios para dispensa de impermeabilização complementar Limites máximos do excedente hídrico¹ (EH, mm/ano) para a dispensa da impermeabilização complementar² Fração orgânica dos resíduos ≤ 30% Fração orgânica dos resíduos > 30% Profundidade do freático (m) Profundidade do freático (m) 1,5 < n ≤ 3 3 < n < 6 6 ≤ n < 9 n ≥ 9 1,5 < n ≤ 3 3 < n < 6 6 ≤ n < 9 n ≥ 9 Coeficiente de permeabilidade do solo local k (cm/s) k ≤ 1x10-6 250 500 1000 1500 188 375 750 1125 1x10-6 < k ≤ 1x10-5 200 400 800 1200 150 300 600 900 1x10-5 < k ≤ 1x10-4 150 300 600 900 113 225 450 675 Fonte: NBR 15.849 (ABNT, 2010). Ainda conforme a NBR 15.849 (ABNT, 2010), no caso de não ser indicada impermeabilização complementar pelo Quadro 2, devem ser executados o revolvimento e a recomposição, em pelo menos três camadas, de um horizonte mínimo de 0,60 m do solo local na base do aterro mantendo-se no mínimo o coeficiente de permeabilidade do solo natural. Conforme Reichert (2007), quando sistemas simples são adotados, deve-se sempre preferir a impermeabilização com argila compactada à colocação de uma camada simples de geomembrana. Isto porque a camada mineral tem melhor desempenho e resistência a longo prazo. Entretanto, apesar da eficiência da argila compactada, e de sua resistência adequada a longo prazo, pode ocorrer contração das camadas argilosas, resultando em trincas e, consequentemente, na diminuição de sua eficiência (LODI, ZORNBERG e BUENO, 2009). Com relação às geomembranas em camadas simples, convém destacar que estas não são utilizadas de forma isolada, devido a problemas tais como puncionamento, rasgos, imperfeições e/ou defeitos que possam apresentar, resultando em aumento de fluxo e diminuição da eficiência da camada impermeabilizante (LODI; ZORNBERG; BUENO, 2009). É relevantemencionar que alguns órgãos ambientais, como o órgão ambiental licenciador do Rio Grande do Sul, a Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler - Fepam, não aceitam o uso de camada simples para impermeabilização de aterros de resíduos sólidos no estado (REICHERT, 2007). Lodi, Zornberg e Bueno (2009) comentam que têm sido empregados na impermeabilização de aterros, materiais sintéticos associados a solos naturais, a fim de minimizar a percolação dos líquidos e gases provenientes do aterro e evitar que estes atinjam o solo e as águas subterrâneas. Portanto, percebe-se que a combinação de solo argiloso compactado e geomembrana apresenta-se como uma das 40 configurações mais indicadas para a impermeabilização de base do aterro em termos de proteção do solo e dos recursos hídricos e também a fim de evitar a fuga do biogás pelo fundo e pelas laterais do aterro. Boscov (2008) comenta que o revestimento de fundo de um aterro de resíduos sólidos é geralmente composto, de baixo para cima, por: camada de argila compactada; geomembrana; geotêxtil; material drenante granular e camada de separação e filtração de granulometria intermediária entre os resíduos e a camada drenante (Figura 16). Figura 16 - Representação esquemática das camadas constituintes da impermeabilização de fundo do aterro Fonte: A autora (2016), com base em Boscov (2008). É importante salientar que os sistemas de impermeabilização diferem para aterros de resíduos perigosos para aterros de resíduos não perigosos. No caso de aterros de resíduos perigosos, cada situação aspira um projeto específico, baseado na periculosidade e na origem do resíduo, todavia, geralmente, são utilizados sistemas duplos de impermeabilização inferior, a fim de se obter um fator de segurança mais alto. Ainda sobre os aterros de resíduos perigosos, de acordo com Azambuja (2007), contaminantes podem ascender no aterro, impregnando os materiais de cobertura e, posteriormente, serem lixiviados pelas águas da chuva e carregados até os mananciais. Devido a isso, são implementadas barreiras impermeabilizantes na cobertura de aterros de resíduos perigosos. Da mesma forma, esta preocupação é uma demanda dos aterros sanitários. Nestes, a impermeabilização superior também possui uma outra finalidade, que é a de reter o biogás no interior do aterro e drená-lo adequadamente. 41 Em relação aos sistemas de cobertura dos aterros (impermeabilização superior), os mesmos devem ser construídos objetivando controlar a entrada de água e ar; minimizar a migração de líquidos lixiviados e biogás para fora do aterro; servir como elemento de redução de odores, vetores de doenças e outros inconvenientes; servir como sistema de controle de águas superficiais e facilitar a recomposição da paisagem (CATAPRETA et al., 2005). Reichert (2007) apresenta uma proposta de configuração de sistema de cobertura final (Figura 17). O autor sugere que a camada de argila tenha uma espessura entre 50 e 60 cm, e seja compactada até uma permeabilidade da ordem de 1 x 10-5 cm/s. Segundo Lodi, Zornberg e Bueno (2009), quando se utilizam barreiras impermeáveis, é comum que sejam executados drenos na forma de colchões ou trincheiras sobre estas. De acordo com Bueno, Benvenuto e Vilar (2004) esses drenos visam captar os gases e percolados gerados e prevenir o desenvolvimento de subpressões que iriam instabilizar a obra; quando instalados sob o sistema de impermeabilização podem ser destinados a proteger o meio ambiente contra eventuais falhas e fugas de efluentes contaminantes e, quando instalados sobre os efluentes ou resíduos, em suas coberturas, visam captar as águas pluviais e impedi- las de penetrar nos resíduos. Figura 17 - Componentes básicos de sistemas de cobertura final Fonte: A autora (2016), baseado em Reichert (2007). 42 MATERIAIS UTILIZADOS NAS BARREIRAS IMPERMEABILIZANTES Segundo Reichert (2007), os materiais mais utilizados para a impermeabilização em aterros são as argilas compactadas e as geomembranas sintéticas. Também são utilizadas, principalmente nos Estados Unidos da América, as membranas duplas de geotêxtil com uma camada intermediária fina de argila bentonítica. As camadas impermeabilizantes devem apresentar propriedades como estanqueidade, durabilidade, resistência mecânica, resistência a intempéries e compatibilidade com os resíduos a serem aterrados (CARVALHO, 1999). Este capítulo tem o objetivo de ser uma contribuição em relação ao desempenho das camadas impermeabilizantes no que tange às propriedades acima mencionadas. GEOSSINTÉTICOS Segundo Da Costa et al. (2015), define-se geossintético como sendo um material plano, fabricado a partir de polímeros, naturais ou sintéticos, utilizado em contato com o solo ou outros materiais em obras de engenharia. O uso de geossintéticos constitui prática bastante comum na área da geotécnica. Conforme Ferreira (2010), para que um geossintético desempenhe a sua função com eficácia, faz-se necessário conhecer algumas propriedades. Estas características visam garantir a sua funcionalidade ao longo do tempo de vida útil do projeto. O autor ainda destaca que os principais fatores que influenciam nas propriedades do material são o tipo de polímero que o constitui, o processo de fabricação e o tempo de duração do mesmo. Os principais geossintéticos utilizados nas camadas que compõem os sistemas de impermeabilização de aterros são as geomembranas, os geotêxteis e os geocompostos bentoníticos. Geomembranas (GM) Conforme Costa et al. (2008), as geomembranas são membranas compostas predominantemente por materiais termoplásticos, elastoméricos e asfálticos. Segundo Reichert (2007), entre os materiais mais utilizados na confecção destes materiais estão: borracha butílica; borracha de epicloridrina (ECO); borracha de nitrila; borracha de etilo-propileno (EPDM); elastômeros termoplásticos; neopreno (borracha de 43 cloropreno); cloreto de polivinila (PVC); polietileno de alta densidade (PEAD); polietileno clorado (CPE); polietileno clorossulfonado (CSPE); poliolefinas elastificadas (ELPO); e termopolímero de etileno-propileno (EPT). Reichert (2007) destaca que, na seleção de uma geomembrana para um aterro de resíduos sólidos, o material selecionado deve atender aos seguintes requisitos: • Resistir satisfatoriamente ao ataque de todos os produtos químicos aos quais estiver exposto, assim como às radiações ultravioleta e aos microrganismos; • Apresentar resistência às intempéries para suportar os ciclos de umedecimento e secagem e de frio e de calor; • Apresentar adequada resistência à tração e flexibilidade e alongamento suficientes para suportar os esforços de instalação e de operação, sem apresentar falhas; • Resistir à laceração, abrasão e punção de qualquer material pontiagudo ou cortante que possa estar presente nos resíduos; • Apresentar facilidade para execução de emendas e reparos em campo, sob quaisquer circunstâncias. No Quadro 3 são apresentadas as características, vantagens e desvantagens do uso dos diversos materiais que são empregados na fabricação de geomembranas. Embora existam diversos materiais possíveis de serem utilizados na fabricação de geomembranas, as configurações mais utilizadas são aquelas cuja matéria prima é o cloreto de polivinila (PVC) e o polietileno de alta densidade (PEAD), isso devido a suas resistências e versatilidade em relação às demais. 44 Quadro 3 - Características, vantagens e desvantagens de determinadas geomembranas sintéticas Material Características Vantagens Desvantagens Borracha butílica Copolímero de isobutileno com pequenas quantidades de isopreno. Baixa permeabilidade a vapor d’água e gás; estabilidade térmica; resistência ao intemperismo e à ozona; resistência à tração, ruptura
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