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Para os processos industriais os resíduos são definidos como “insumos não convertidos em produto”, logo sua geração significa perda de lucro para a indústria e, por isso, tecnologias e processos que visem à diminuição dessas perdas ou reaproveitamento dos resíduos são cada vez mais visados.
Tipologia: Notas de estudo
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Trabalho apresentado para obtenção do certificado de graduação no Curso de Engenharia, do Centro de Engenharia e Computação da Universidade Católica de Petrópolis.
Nos últimos séculos o mundo vem sofrendo uma série de problemas, que geram grandes impactos tanto para os seres quanto para o ambiente. Tentamos de muitas maneiras minimizá-los, porém nem sempre é tão simples assim. Um dos problemas mais graves são os gerados pelos resíduos sólidos. Esses resíduos constituem aquilo que genericamente chamamos de lixo, isto é, materiais sólidos considerados sem utilidade, supérfluos ou perigosos, gerados pela atividade humana, e que devem ser descartados ou eliminados. O conceito de "lixo" pode ser considerado como uma invenção humana, pois em processos naturais não há lixo. As substâncias produzidas pelos seres vivos e que são inúteis ou prejudiciais para o organismo, tais como as fezes e urina dos animais, ou o oxigênio produzido pelas plantas verdes como subproduto da fotossíntese, assim como os restos de organismos mortos são, em condições naturais, reciclados pelos decompositores. Por outro lado, os produtos resultantes de processos geológicos como a erosão, podem também, a um escala de tempo geológico, transformar-se em rochas sedimentares. No entanto, apesar do termo lixo ser aplicado aos resíduos sólidos em geral, muito do que se considera lixo pode ser reutilizado ou reciclado, desde que os materiais sejam adequadamente tratados. Além de gerar emprego e renda, a reciclagem proporciona uma redução da demanda de matérias-primas e energia, contribuindo também para o aumento da vida útil dos aterros sanitários. Certos resíduos, no entanto, não podem ser reciclados, a exemplo do lixo hospitalar ou nuclear. Alguns tipos de resíduos sólidos são altamente perigosos para o meio ambiente e merecem um sistema de coleta e reciclagem rigorosos. Podemos citar como exemplos, as pilhas e baterias de celulares que são formadas por compostos químicos com alta capacidade de poluição e toxidades para o solo e água. Para os processos industriais os resíduos são definidos como “insumos não convertidos em produto”, logo sua geração significa perda de lucro para a indústria e, por isso, tecnologias e processos que visem à diminuição dessas perdas ou reaproveitamento dos resíduos são cada vez mais visados.
Quanto às características físicas
Seco: papéis, plásticos, metais, couros tratados, tecidos, vidros, madeiras, guardanapos e tolhas de papel, pontas de cigarro, isopor, lâmpadas, parafina, cerâmicas, porcelana, espumas, cortiças. Molhado : restos de comida, cascas e bagaços de frutas e verduras, ovos, legumes, alimentos estragados, etc...
Quanto à composição química
Orgânico : é composto por pó de café e chá, cabelos, restos de alimentos, cascas e bagaços de frutas e verduras, ovos, legumes, alimentos estragados, ossos, aparas e podas de jardim. Inorgânico : composto por produtos
Teor de umidade : esta característica tem influência decisiva, principalmente nos processos de tratamento e destinação do lixo. Varia muito em função das estações do ano e da incidência de chuvas. Compressividade : também conhecida como grau de compactação, indica a redução de volume que uma massa de lixo pode sofrer, quando submetida a uma pressão determinada. A compressividade do lixo situa-se entre 1:3 e 1:4 para uma pressão equivalente a 4 kg/cm2. Tais valores são utilizados para dimensionamento de equipamentos compactadores. Chorume : substância líquida decorrente da decomposição de material orgânico.
Lixos acumulados causam muitos problemas, inundações, doenças transmitidas por animais que vivem no local, ou pelo apodrecimento e contaminação do que foi jogado fora. A leptospirose é um bom exemplo de que o lixo é um exagero da população. Essa doença é transmitida pelos ratos que vivem principalmente em lugares com essas características, outras doenças podem ser causadas por outros animais e insetos, como a barata, mosca Aedes Egipt (transmissora da dengue), moscas, mosquitos, formigas e escorpiões, entre outros.
Lixo jogado às margens de um rio.
Esse tipo de doença não é causado apenas por animais e insetos, mas também pelo material jogado fora, como o ferro enferrujado que causa o tétano (pode ser previnido com vacina). Pode ainda permitir o desenvolvimento de larvas de mosquitos vetores de doenças como a dengue e a leishmaniose. O lixo exposto ao ar, atrai inúmeros animais, pequenos ou grandes. O cheiro da decomposição se alastra com o vento e atrai varios organismos, como baratas, ratos, insetos e urubus, que além de se nutrirem a partir da matéria orgânica presente no lixo, se proliferam, pois o local também lhes oferece abrigo. Estes animais são veiculadores (vetores) de muitas
doenças, podendo ser citadas a febre tifoide, a cólera, diarréias infecciosas, disenteria, tracoma, parasitoses, peste bubônica, entre outras. Quando o lixo se acumula e permanece por algum tempo em determinado local, começa a ser decomposto por bactérias anaeróbicas, resultando na produção de chorume, que é 10 vezes mais poluente que o esgoto. Isto por que o chorume dissolve substâncias como tintas, resinas e outras substâncias químicas e metais pesados de alta toxicidade, contaminando o solo e impedindo o crescimento das plantas, podendo chegar aos lençóis freáticos. Outras doenças graves são causadas por elementos radioativos, que entram em contato com a população acidentalmente. Na maioria dos casos os acidentes nucleares ocorrem nas usinas e em suas proximidades, no Brasil, o maior acidente radiotivo foi o acidente radiológico de Goiânia, amplamente conhecido como acidente com o Césio-137, foi um grave episódio de contaminação por radioatividade. A contaminação teve início em 13 de setembro de 1987, quando um aparelho utilizado em radioterapias das instalações de um hospital abandonado foi encontrado, na zona central de Goiânia, no estado de Goiás. Foi classificado como nível 5 na Escala Internacional de Acidentes Nucleares.
O instrumento, irresponsavelmente deixado no hospital, foi encontrado por catadores de um ferro velho do local, que entenderam tratar-se de sucata. Foi desmontado e repassado para terceiros, gerando um rastro de contaminação, o qual afetou seriamente a saúde de centenas de pessoas. O acidente com Césio-137 foi o maior acidente radioativo do Brasil e o maior do mundo ocorrido fora das usinas nucleares. Tão logo expostas à presença do material radioativo, as pessoas em algumas horas começaram a desenvolver sintomas: náuseas, seguidas de tonturas, com vômitos e diarreias. Várias pessoas sofreram queimaduras por irradiação e as que tiveram contato direto com o elemento radiotivo ou desenvolveram problemas graves de saúde ou faleceram.
O lixo é coletado ou pelas prefeituras ou por uma companhia particular e levado a um depósito, juntamente com o lixo de outras residências da área. Lá pode haver uma certa seleção - sobras de metal, por exemplo, são separadas e reaproveitadas. O resto do lixo é enterrado em aterros apropriados. A grande São Paulo descarta 59% de seu lixo por esse processo e para os lixões seguem 23%. Além dos aterros sanitários existem outros processos na destinação do lixo, como, por exemplo, as usinas de compostagem, os incineradores e a reciclagem. É muito comum também o despejo do lixo em córregos ou em terrenos baldios pela população de periferias que não recebem atenção quanto à coleta ou educação municipal. 20% da população brasileira ainda não contam com serviços regulares de coleta. Outrossim, uma parcela significativa da população “educada” e que recebe serviços de coleta joga lixo em locais inadequados como, principalmente, nas vias públicas (lamentável!). O lixo séptico ou hospitalar deve ir para valas sépticas ou ser incinerado (a incineração é diferente da queima, pois é feita em máquinas especiais e não simplesmente pelo fogo). Entretanto, em muitas cidades, o lixo hospitalar é depositado em aterros sanitários ou mesmo lixões. Isto quando a coleta é irregular ou inexistente. Além disso, muitos resíduos infectantes vão para aterros sanitários através da coleta domiciliar, já que muitas pessoas são tratadas de enfermidades nas suas próprias residências. O lixo tóxico deve ir para aterros especiais ou centros de triagem específicos para que os resíduos possam ser reciclados ou reutilizados. Em Curitiba a coleta do lixo tóxico segue um sistema especial de coleta.
da massa de resíduos com uma camada de terras com 1,0 a 1,5 metro de espessura. Posteriormente, a área pode ser utilizada para ocupações "leves" (zonas verdes, campos de jogos, etc.). De acordo com a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico - PNSB - 1989, realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE - e editada em 1991, a disposição final de lixo nos municípios brasileiros assim se divide:
76% em lixões; 13% em aterros controlados e 10% em aterros sanitários; 1% passam por tratamento (compostagem, reciclagem e incineração).
Lixão
É um local onde há uma inadequada disposição final de resíduos sólidos, que se caracteriza pela simples descarga sobre o solo sem medidas de proteção ao meio ambiente ou à saúde pública. É o mesmo que descarga de resíduos a céu aberto sem levar em consideração:
Os resíduos assim lançados acarretam problemas à saúde pública, como proliferação de vetores de doenças (moscas, mosquitos, baratas, ratos etc.), geração de maus odores e, principalmente, a poluição do solo e das águas superficiais e subterrâneas através do chorume (líquido de cor preta, mau cheiroso e de elevado potencial poluidor produzido pela decomposição da matéria orgânica contida no lixo), comprometendo os recursos hídricos. Acrescenta-se a esta situação, o total descontrole quanto aos tipos de resíduos recebidos nesses locais, verificando-se, até mesmo, a disposição de dejetos originados dos serviços de saúde e das indústrias. Comumente, os lixões são associados a fatos altamente indesejáveis, como a criação de porcos e a existência de catadores (que, muitas vezes, residem no próprio local). Embora apresente garantias razoáveis do ponto de vista sanitário, a solução Aterro Sanitário tem algumas desvantagens irrefutáveis:
Figura Esquemática de um lixão ou vazadouro
Definição
Técnica de disposição de resíduos sólidos no solo, sem causar danos ou riscos à saúde pública e à segurança, minimizando os impactos ambientais (IPT, 1995). Método que utiliza princípios de engenharia para confinar resíduos sólidos à menor área possível e reduzí-los ao menor volume possível, cobrindo-os com uma camada de terra na conclusão da jornada de trabalho ou a intervalos menores, se necessário (IPT, 1995).
Configuração
Os aterros sanitários apresentam em geral a seguinte configuração: setor de preparação, setor de execução e setor concluído. Alguns aterros desenvolvem esses setores concomitante em várias áreas, outros de menor porte desenvolvem cada setor de cada vez. Na preparação da área são realizados, basicamente, a impermeabilização e o nivelamento do terreno, as obras de drenagem para captação do chorume (ou percolado) para conduzí-lo ao tratamento, além das vias de circulação. As áreas limítrofes do aterro devem apresentar uma cerca viva para evitar ou diminuir a proliferação de odores e a poluição visual. Na execução os resíduos são separados de acordo com suas características e depositados separadamente. Antes de ser depositado todo o resíduo é pesado, com a finalidade de acompanhamento da quantidade de suporte do aterro. Os resíduos que produzem material percolado são geralmente revestidos por uma camada selante. Atingida a capacidade de disposição de resíduos em um setor do aterro, esse é revegetado, com os resíduos sendo então depositados em outro setor. Ao longo dos trabalhos de disposição e mesmo após a conclusão de um setor do aterro, os gases produzidos pela decomposição do lixo devem ser queimados e os percolados devem ser captados. Em complemento, também devem ser realizadas obras de drenagem das águas pluviais. Os setores concluídos devem ser objeto de contínuo e permanente monitoramento para avaliar as obras de captação dos percolados e as obras de drenagem das águas
Formas de aterramento
Formas de deposição dos resíduos
Aspectos Operacionais
Nos aspectos operacionais de um aterro sanitário estão envolvidos os seguintes fatores:
Esses fatores devem ser continuamente monitorados, pois eles podem mudar de situação conforme o desenvolvimento do aterro. A figura a seguir esquematiza os aspectos operacionais do aterro sanitário com critérios de área, recebimento dos resíduos, inspeções, manejo adequado e cobertura diária.
Estudo para Seleção de Locais
Os estudos para seleção de locais para disposição de resíduos deve envolver uma equipe multidisciplinar para considerar, desde parâmetros relacionados ao meio físico e ao meio biológico, até aspectos sociais, econômicos e imobiliários. Nesse sentido, Cunha e Consoni (1995) definem 5 etapas que devem ser realizadas em estudos para seleção de locais de disposição, que são as seguintes:
Decisões sobre a deposição dos resíduos
IPT (1995) apresenta um fluxograma para decisões sobre a disposição de resíduos, com a finalidade de avaliar a situação dos municípios e direcionar as decisões para a escolha de um local adequada para depositá-los.
Compreende o processo que objetiva reduzir, o máximo possível, os impactos negativos causados pela disposição inadequada do lixo urbano no solo, considerando-se a decisão de terminar a operação no local.
Alternativa mais avançada que a anterior, tratando-se de processo que possibilita a recuperação gradual de área degradada pelo lixo, desde que haja espaço suficiente para dispor o lixo durante um longo prazo no futuro.
Compreendem uma seqüência de atividades para a identificação e análise da aptidão de áreas para a instalação de aterros.
Refere-se ao conjunto de critérios, dados e elementos que devem ser considerados na concepção da instalação de um aterro.
Aspectos Gerais
Fundamentos
Garantia da estabilidade dos locais usados para disposição de resíduos. Verificação da migração de contaminantes a partir dos locais de disposição de resíduos.
Objetivo
Proteção do meio ambiente a partir do uso de técnicas e métodos para selecionar área adequada para disposição dos resíduos, de acordo com sua periculosidade e características intrínsecas. Determinar critérios para seleção de áreas, de acordo com as características e possibilidades sócio-econômicas do município.
Atividades Técnicas
Identificação e caracterização dos condicionantes geológicos, hidrogeológicos e geomorfológicos Escolha do local de disposição e execução das investigações geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas Definição dos dispositivos de contenção e de coleta dos percolados Definição dos tratamentos prévios dos resíduos, dos métodos e do projeto de disposição Implementação e acompanhamento do monitoramento operacional e pós- operacional
Etapas para Seleção de Locais
Menores Gastos com Preparo Cortes, aterros, drenagem, impermeabilização, infra- estrutura.
Menores Riscos Ambientais
Local menos frágil, garantia de barreiras naturais à migração de poluentes, recursos naturais impactados serão de menor expressão, menor oposição popular.
Menor Custo Operacional
Disponibilidade de materiais de uso no empreendimento (solo, cascalho, etc.), sistemas de monitoramento menos complexos, uso das forças naturais : lei da gravidade.
Nos últimos anos tem-se verificado um aumento acentuado da produção de resíduos sólidos, devido a uma vida exageradamente consumista, fruto do avanço tecnológico. Isso, lamentavelmente, se afasta de um modelo de desenvolvimento sustentável. Como consequência desse fenômeno, o tratamento e destino final dos resíduos sólidos tornaram-se um processo de grande importância nas políticas sociais e ambientais dos países mais desenvolvidos. Regra geral, a maior fração destes resíduos é ocupada pela matéria orgânica e um dos processos mais utilizados para lidar com esse material é a compostagem.
Definição
Compostagem é uma técnica milenar, praticada pelos chineses há mais de cinco mil anos. Nada muito diferente do que natureza faz há bilhões de anos desde que surgiram os primeiros microorganismos decompositores, controlando a decomposição de materiais orgânicos, com a finalidade de obter, no menor tempo possível, um material estável, rico em húmus e nutrientes minerais.
Fatores que Interferem na Compostagem
Os principais fatores que governam o processo de compostagem são:
Microrganismos : A conversão da matéria orgânica bruta ao estado de matéria humificada é um processo microbiológico operado por bactérias, fungos e actinomicetes. Durante a compostagem há umasucessão de predominâncias entre as espécies envolvidas. Umidade: A presença de água é fundamental para o bom desenvolvimento do processo. Entretanto, a escassez ou o excesso de água pode desacelerar a compostagem. Aeração: A compostagem conduzida em ambiente aeróbio, além de mais rápida, não produz odores putrefatos nem proliferação de moscas. Temperatura: O metabolismo exotérmico dos microrganismos, durante a fermentação aeróbia, produz um rápido aquecimento da massa. Cada grupo é especializado e desenvolve-se numa faixa de temperatura ótima. Promover condições para o estabelecimento da temperatura ótima para os microrganismos é fundamental. Relação Carbono / Nitrogênio (C/N): Os microrganismos absorvem os elementos carbono e nitrogênio numa proporção ideal. O carbono é a fonte de energia para que o nitrogênio seja assimilado na estrutura. Preparo prévio da matéria-prima: A granulometria é muito importante uma vez que interfere diretamente na aeração da massa original. Partículas maiores promovem melhor aeração, mas o tamanho excessivo apresenta menor exposição à decomposição e o processo será mais demorado. Dimensões e formas das pilhas: Quanto ao comprimento, este pode variar em função da quantidade de materiais, do tamanho do pátio e do método de aeração. Já a altura da pilha depende da largura da base. Pilhas muito altas submetem as camadas inferiores aos efeitos da compactação. Pilhas baixas perdem calor mais facilmente ou nem se aquecem o suficiente para destruir os patogênicos. O ideal é que as pilhas apresentem seção triangular, com inclinação em torno de 40 a 60 graus, com largura entre 2,5 e 3,5 metros e altura entre 1,5 e 1,8 metros.
O Processo de Compostagem
Após a formação da pilha inicial de resíduos orgânicos, começa a proliferação dos microrganismos. Inicialmente, na fase mesófila, predominam bactérias e fungos mesófilos produtores de ácidos; com a elevação da temperatura, aproximando-se da fase termófila, a população predominante será de actinomicetes, bactérias e fungos termófilos. O aumento da temperatura nesta fase (podendo superar 70°C) é influenciado pela maior disponibilidade de oxigênio, promovida pelo revolvimento da pilha inicial. Passada a fase termófila, o composto vai perdendo calor e retomando a fase mesófila, porém, com outra composição química e aspecto mais escurecido. Esta tomando a segunda fase mesófila, mais longa, é acompanhada pela diminuição da relação C/N abaixo de 20. Finalmente, com a fase criófila, em que a temperatura diminui, podem ser encontrados protozoários, nematóides, formigas, miriápodes, vermes e insetos.
No processo de compostagem, que se completa após a formação do húmus, três fases distintas podem ser reconhecidas:
Resíduos vegetais e animais não são igualmente atacados, nem se decompõem inteiramente de uma só vez; seus diversos constituintes são decompostos em diferentes estágios, com diferentes intensidades e por diferentes populações de microrganismos. Os açúcares, os amidos e as proteínas solúveis são decompostos em primeiro lugar, seguindo-se de algumas hemiceluloses e demais proteínas. Celulose, certas hemiceluloses, óleos, gorduras, resinas e outros constituintes das plantas são decompostos mais demoradamente. As ligninas, certas graxas e taninos são os materiais considerados mais resistentes à decomposição. Enquanto houver decomposição aeróbia, o carbono será liberado como gás carbônico, entretanto, se o processo tornar-se anaeróbio, eliminar-se-ão, além do CO2, metano, álcool e ácidos orgânicos. As proteínas, por decomposição, são primeiramente hidrolisadas por enzimas proteolíticas produzidas pelos microrganismos, gerando polipeptídios, aminoácidos e outros derivados nitrogenados; o nitrogênio orgânico é convertido à forma amoniacal. Ao final do processo obtém-se o húmus, ou seja, uma substância escura, uniforme, amorfa, rica em partículas coloidais, proporcionando a este material, propriedades físicas, químicas e físico-químicas diferentes da matéria-prima original. O tempo médio para que a pilha original se decomponha até a bioestabilização é de 30 a 60 dias. Para a completa humificação, serão necessários mais 30 a 60 dias. Desta forma, para completar-se o processo na pilha, serão necessários aproximadamente 90 dias. Para aplicação no solo, a utilização do material bioestabilizado é justificada por três motivos:
I) Ao passar pela fase termófila haverá a destruição de ovos, larvas e microrganismos patogênicos que, porventura puderem existir na massa inicial. II) Ao apresentar relação C / N abaixo de 20 ainda haverá atividade biológica, mas não haverá o “seqüestro” do nitrogênio do solo para completar o processo. III) A temperatura não é alta o suficiente para causar danos às raízes ou às sementes. A velocidade e o grau de decomposição dos resíduos orgânicos pode ser medido de várias maneiras: