Study of the behavior of municipal solid waste (MSW) in lysimeters filled with different waste characteristics

O biogÃs gerado nos aterros sanitÃrios apresenta elevado poder calorÃfico, podendo ser aproveitado energeticamente. Para isso, fazem-se necessÃrios estudos sobre as emissÃes desses gases para verificar a viabilidade econÃmica de seu reaproveitamento. Assim, esta pesquisa teve como objetivo avaliar a geraÃÃo dos gases gerados no Aterro SanitÃrio Metropolitano Oeste de Caucaia-CE, em termos de composiÃÃo e vazÃo, bem como as caracterÃsticas do lixiviado gerado, por meio de suas propriedades fÃsico-quÃmicas e microbiolÃgicas, como tambÃm avaliar a massa de lixo presente no aterro, objetivando a viabilidade energÃtica do aproveitamento do biogÃs produzido pelo aterro e a viabilidade ambiental do tratamento do lixiviado. As anÃlises foram feitas nos perÃodos seco e chuvoso. Foram utilizados trÃs LisÃmetros: L1 â preenchido 100 % com os resÃduos sÃlidos na forma como chegam ao aterro; L2 â preenchido com 50% de resÃduos sÃlidos na forma que chegam ao aterro e 50% somente com matÃria orgÃnica; L3 â preenchido 100% somente com matÃria orgÃnica presente nos resÃduos. Os resÃduos foram dispostos desta forma a fim de avaliar as caracterÃsticas de diferentes composiÃÃes. Como resultados, foi observado que os ensaios realizados nos LisÃmetros forneceram dados consistentes. Neste estudo, foi possÃvel observar que os resÃduos se apresentaram com caracterÃsticas altamente degradÃveis no perÃodo seco, porÃm, com pouca geraÃÃo de biogÃs, apresentando o L1 concentraÃÃo mÃdia de 0,3 % de CH4, o CO2 com 0,7 % e O2 com 19,4%. O L2 com concentraÃÃo mÃdia de 0,3 % de CH4, o CO2 com 9,0 % e O2 com 16,0%. E o L3 apresentou concentraÃÃo mÃdia de 1,93 % de CH4, 10,97% de CO2 e O2 com 14,13%. Estes dados foram considerados normais, pois, no perÃodo seco, as mediÃÃes foram realizadas com pouco tempo de decomposiÃÃo da massa de lixo, com apenas 4 meses apÃs a instalaÃÃo do experimento, e, devido a isso, ocorre pouca geraÃÃo de gÃs. No perÃodo chuvoso, determinou-se aumento dessa geraÃÃo de gÃs, com o L1 apresentando concentraÃÃo mÃdia de 0,78 % de CH4, o CO2 com 1,63 % e O2 com 18,6%. O L2 com concentraÃÃo mÃdia de 1,16 % de CH4, o CO2 com 5,6 % e O2 com 15,8%. E o L3 apresentou concentraÃÃo mÃdia de 2,43 % de CH4, 12,98% de CO2 e O2 com 15,25%. Isto à considerado normal, pois, no perÃodo chuvoso, as mediÃÃes foram realizadas com 12 meses apÃs a instalaÃÃo do experimento, e, consequentemente, houve uma maior geraÃÃo de gÃs em relaÃÃo ao perÃodo seco. Em relaÃÃo a vazÃo, o L1 apresentou uma vazÃo de gÃs de 8,64 mÂ/ano, o L2 com vazÃo de 9,72 mÂ/ano e o L3 com vazÃo de 10,92mÂ/ano, possibilitando conversÃo de energia em mÃdia, de 1,9 KW/mÂ. O material que se apresentou com o maior potencial de geraÃÃo de biogÃs nos dois perÃodos foi o L3 (100% somente de matÃria orgÃnica). Este fato se deve ao fato da matÃria orgÃnica, em seu processo de degradaÃÃo, gerar mais gÃs. Os ensaios fÃsico-quÃmicos e microbiolÃgicos realizados no lixiviado e massa de lixo, nos dois perÃodos, confirmaram os resultados da mediÃÃo do gÃs, pois indicaram que o processo de biodegradaÃÃo dos resÃduos se encontrava na fase acidogÃnica no perÃodo seco, fase inicial de degradaÃÃo da massa de lixo e pouca geraÃÃo de gÃs; no perÃodo chuvoso, caracterizou-se como fase metanogÃnica, fase intermediÃria de degradaÃÃo, com uma maior geraÃÃo de gÃs. Em relaÃÃo ao lixiviado gerado, o lisÃmetro que apresentou uma elevada geraÃÃo nos dois perÃodos foi tambÃm o L3. Em relaÃÃo Ãs anÃlise microbiolÃgicas e de metais, os lisÃmetros apresentaram pequenos valores, nÃo indicando patogenicidade e nem toxicidade. Pode-se concluir que à de fundamental importÃncia investir em tÃcnicas de aproveitamento do biogÃs gerado nos aterros sanitÃrios.The biogas generated in landfills has a high calorific value and can be used as source of energy. Therefore, studies on landfill gas emissions became necessaries in order to verify the economic feasibility of reuse of these gases for energetic proposals. Thus, the present study aimed to evaluate the emissions of gases generated by a landfill at the Metropolitan West Caucaia-EC, Brazil. The study involved the following: gas compositions and flow rates, the characteristics of the leachate released by the physico-chemical and microbiological activities, as well as evaluating the landfill mass of trash. It was studied the feasibility of the use of the landfill produced biogas as source of energy, as well as the environmental feasibility of the treatment of the leachate released. The analyzes were made during the dry and rainy seasons. Three types of lysimeters were used: L1 - 100% filled with waste solids as it arrives in the landfill site; L2 - filled with 50% of solid waste in the form as it arrives in the landfill and 50% as organic matter; L3 - 100% filled only with organic matter present in the waste. The residues were disposed in this way in order to evaluate the characteristics of the different organic compositions. As a result, it was observed that the tests carried out with the lysimeters provided consistent data. In this study, it was observed that the waste in the dry season presented a highly degradable characteristic, but with little production of biogas, with the L1 presenting the following average concentrations: 0.3% CH4, 0.7% CO2 and 19.4% O2 . The L2 average concentration were: of 0.3% CH4, 9,0 CO2 and 16% O2. And L3 showed average concentrations: 1.93% CH4, 10.97% CO2 and 14.13%O2. These data were considered normal, because in the dry period measurements were made with in a small period of decomposition of the waste mass, with only four months after the experiment. Due to this, there was small amount of gas generated. In the rainy season, it was determined an increased gas generation, with the L1 showing an average concentration of 0.78% CH4, 1.63% CO2 and 18.6% O2. The L2 average concentration of 1.16% CH4, CO2, 5.6% and 15.8% O2. And L3 showed average concentration of 2.43% CH4, 12,98% CO2 and 15.25% O2. This data were considered normal, because in the rainy season, the measurements were carried out 12 months after the experiment was concluded, and, therefore, there was a higher gas generation compared with the dry period. Regarding the L1, the flow showed a value of 8.64 m / year; the L2 the flow was of 9.72 m / year and L3 the flow was 10.92 m / year, enabling energy conversion averaged of 1.9 KW / mÂ. The material that presented the greatest potential for biogas generation, in the two periods, was the L3 (with 100% organic matter). This fact is due to the organic matter in the process of degradation which generated more gas. The physicochemical and microbiological leaching assays conducted with the waste mass during the two periods reaffirmed the results of the gas measurement, indicating that the biodegradation process waste was in the acidogenic phase during the dry period, which was the initial stage of mass garbage degradation with little gas generation; in the rainy season, which was characterized as a methanogenic phase, an intermediate phase of degradation, occurred an increased gas generation. With regard to the leachate produced, the material had a high generation in both periods was also the L3. Regarding the microbiological and metals analysis, the lysimeters showed small values, indicating no toxicity nor pathogenicity. It can be concluded that it is of fundamental importance to invest in techniques aiming the use of the biogas generated in the landfills