[pt] Este trabalho tem como objetivo apresentar uma avaliação da mobilidade do chorume no solo do aterro Sanitário de Sauípe, no município de Entre Rios, BA. O estudo se baseia em resultados de ensaios de laboratório e em dados encontrados na literatura, os quais foram utilizados para prever o transporte do contaminante e os principais mecanismos de interação entre este e o solo.Foi utilizado um equipamento desenvolvido para a realização de ensaios de transporte em laboratório, que permite a determinação dos parâmetros de transporte do contaminante no solo. / [en] The purpose of this thesis is to present an evaluation of the mobility of leachate in the soil of Sauípe s Sanitary Landfill, located in the municipality of Entre Rios, in the State of Bahia. The study is based on experimental laboratory results and on literature data, which have been used for predicting the contaminant transport and the main mechanisms of its interaction with the soil. To carry out the laboratory tests has been used an equipment developed for this purpose, which allows the determination of the transport parameters of the contaminant in the soil.

[pt] Esta pesquisa esta orientada a avaliar o potencial de uso de um resíduo da indústria da fabrica de papel, localizada no estado de Rio de Janeiro, em sistemas de barreiras capilares para aterros sanitários. A utilização do resíduo da indústria de papel (RIP) trace um beneficio ambiental e econômico, pois na atualidade os materiais comumente usados como cobertores têm elevados custos. Neste estudo se realizam uma caracterização do RIP e uma simulação numérica usando o programa VADOSE/W 2007. O RIP é constituído por uma parte mineral e outra de fibra orgânica. A parte mineral é aproximadamente 70%, composto principalmente de calcita e aragonita, atuando como cimento e cobrindo quase por completo as fibras. O RIP tem um elevado teor de umidade inicial e uma elevada contração sim apresentar trincas no processo de secagem. Ensaios de laboratório mostram valores de permeabilidade saturada na ordem de 10-8 m/s para amostras no lado úmido da curva de compactação. Ensaios de curva de retenção de umidade usando a técnica de papel de filtro mostram uma diferença substancial em relação a outros RIPs encontrados na literatura pelo elevado valor de entrada de ar da ordem de 1000kPa. Simulações numéricas baseadas nas propriedades não saturadas do RIP mostram que ele pode ser utilizado como material fino de uma barreira capilar; sendo o contraste de permeabilidades não saturadas e sucção inicial chaves na seleção do material grosso. O programa VADOSE/W 2007 constitui uma ferramenta útil para á avaliação do funcionamento de sistemas de barreiras capilares onde se incluem condições climáticas. / [en] This research is oriented to evaluate the potential use of a waste industry manufactures of paper, in the state of Rio de Janeiro for capillary barrier systems for sanitary landfills. The use of waste paper industry (WPI) brings an environmental and economic benefit, because in actuality the cover materials have high costs. In this study, is made a characterization and a numerical simulation of WPI using the program VADOSE/W 2007. WPI is composed of one part mineral and other organic fiber. The mineral part is about 70%, composed mainly of calcite and aragonite, acting as cement and covering almost completely the fibers. RIP has high initial moisture content and high contraction but does not have cracks in the drying process. Laboratory tests show values of saturated permeability in the order of 10-8 m/s for samples in the wet side of compaction curve. Testing curve moisture retention using the filter paper method shows a substantial difference compared to other WPIs in the literature by the high Air Entry Value (AEV) of the order of 1000kPa. Numerical simulations based on the properties of saturated RIP show that it can be used as fine material for a capillary barrier, and the contrast of unsaturated permeability and suction initial key in the material selection. Numerical simulations based on unsaturated properties of WPI showed that it can be used as material for a capillary barrier, and was verified that the contrast of unsaturated permeability and suction initial are key in the material selection, and was verified that the program VADOSE/W 2007 is a useful tool for evaluating the operation of capillary barrier systems which include climatic conditions.

[pt] A utilização do biogás, proveniente de aterros sanitários, para a produção de energia elétrica mostra que os problemas ambientais conseqüentes dos resíduos sólidos podem ser revertidos em benefícios ambientais e econômicos. Este projeto apresenta resultados sobre a composição dos resíduos sólidos em aterros sanitários e investiga sua utilização como fonte de energia através do seu processo de combustão. Foi estudado um modelo baseado na formulação de volumes finitos, através da utilização do código comercial Fluent (versão 6.2), que inclui o modelo K-E de turbulência, o modelo generalizado de taxas finitas de Arrhenius e Magnunssen para o cálculo das reações químicas e o modelo de radiação por transferência discreta, para simular o processo de combustão em fornalhas industriais. O objetivo deste estudo é investigar a aplicação do modelo na simulação do processo de combustão do biogás, avaliar a possibilidade de uso do biogás como fonte de energia e prever a formação de poluentes, tais como NO, CO e SO2. Na simulação do processo de combustão foram utilizados modelos de uma única reação global (1 etapa) para a oxidação dos hidrocarbonetos e modelos de duas reações (2 etapas). Para a previsão da formação de NO investigou-se os mecanismos thermal NO, prompt NO, e fuel NO. Os resultados indicaram que o mecanismo fuel NO foi o mecanismo dominante no processo de formação do NO. Os resultados encontrados indicam a possível aplicação do modelo na investigação do processo de combustão do biogás. De acordo com os níveis de temperatura e de fluxo encontrados avalia-se que o biogás pode ser uma alternativa importante como fonte de energia. Estudos experimentais, contudo, são necessários para um melhor aproveitamento do biogás. / [en] The utilization of the sanitary landfill gas for electric power generation shows how the solid waste environmental problems can be reverted to environmental and economical benefits. This screen shows results about waste composition in sanitary landfills and investigates its utilization as energy source through biogas combustion. A model based on finite volume formulation was studied, using the commercial code Fluent (version 6.2), which includes the template K-E of turbulence, the finite rates generalized model of Arrhenius and Magnunssen for chemical reactions calculations, and, the discrete transfer radiation model to simulate the combustion process in industrial furnaces. The objective of this study is to investigate the application of this model to simulate the biogas combustion process, to evaluate the feasibility of using the biogas as energy source and to predict the formation of pollutants such as NO, CO and SO2. In the combustion process simulations, models using one global reaction (1 step), to the hydro carbonates oxidation, and models using two reactions (2 steps) were investigated. To estimate the NO formation, the thermal NO, prompt NO and fuel NO mechanisms have been investigated. The fuel NO mechanism prevails into this process. Results show the possible application of the model studied for the biogas combustion process investigating. According to the temperature and flows levels found, it is possible to estimate that the biogas can be, as energy source, an important alternative. Experimental studies, however, are necessary to better use the biogas.

[pt] Nos grandes centros urbanos, o aumento da geração de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) é bastante superior ao crescimento da população; milhares de toneladas de lixo são despejadas diariamente em lixões ou aterros sanitários, exigindo investimentos cada vez maiores. Um sistema de limpeza urbana poderá ser implantado a partir do abastecimento dos caminhões de coleta de resíduos sólidos com o biogás produzido pela decomposição da matéria orgânica contida nos RSU depositados nestes aterros. Fonte renovável de energia, ao contrário do carvão, petróleo ou gás natural, o biogás, assim utilizado, traz significativa redução na emissão de gases de efeito estufa (GEE) e benefícios ao meio ambiente e à saúde da população. Este trabalho busca avaliar em aterros onde existe uma ampla produção de biogás, a possibilidade da aplicação de uma porcentagem do que é gerado para suprir a demanda de combustível de uma frota de caminhões coletores compactadores, (que são os veículos que mais emitem CO2/Km, além da intensa poluição sonora), substituindo o diesel mineral. São duas as tecnologias de aproveitamento do biogás a serem abordadas. A primeira refere-se ao aproveitamento do biogás para a geração de energia elétrica e sua utilização em caminhões elétricos e a segunda, em caminhões abastecidos com GNV (Gás Natural Veicular). Nesta perspectiva, os aterros deixam de ser apenas depósito final de resíduos; tornam-se um início de um novo ciclo de vida desses resíduos. Os sistemas de limpeza urbana serão projetados por analogia aos ecosistemas biológicos, criando um conceito original de ecossistema do lixo. / [en] The production of MSW (Municipal Solid Waste) is inevitable and occurs daily. Their amount varies depending on the level of economic development and the different layers that society entails. Managing information of MSW s lifecycle, from collection, treatment, disposal, recycling and energy recovery, becomes increasingly important to build a solid foundation for sustainable development. In the definition of United Nations Environment Programme (UNEP), sustainable consumption means the supply of services and related products that meet basic human needs and promote their best quality of life not only current, as future generations. Therefore, sustainable consumption matters in particular attention for the use of natural resources and toxic substances as well as on strict control of waste and pollutants emissions during the life cycle of the product or service. In a scenario of climate change, with the growing consumption of disposable things and energy and also consequent increase of garbage production, adoption of more sustainable lifestyles must be an obligation, compatible with lower rates of utilization of natural resources and levels emissions of greenhouse gases (GEE). More than any other time, mankind finds itself in a crossroad. Since Industrial Revolution, in a traditional economic vision, technology and the market think that they will always be able to find replacements for finished natural resources and solutions to environmental degradation. Mankind requires energy to perform most of their daily activities. This energy comes from primary sources such as oil, coal, gas (non-renewable), or another nature, as occurs with biomass, solar and hydropower and biogas (renewable). The future development depends on availability of energy for a long time in increasing amounts secure, reliable sources and appropriate to environment.

[pt] O propósito do trabalho é avaliar os modelos matemáticos utilizados para a previsão da geração de biogás pelos aterros sanitários brasileiros e comparar as previsões com os resultados monitorados ao longo dos anos de operação. Cerca da metade do volume desse biogás é metano, sendo essa a sua parte mais significativa; primeiro, porque é um gás de efeito estufa; segundo, porque a sua queima, além de desejável, pode gerar energia – e renovável. Por isso, projetos de aterros que queimam metano podem receber incentivos financeiros – os créditos de carbono – através do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) do Protocolo de Quioto. Os aterros sanitários estudados são todos projetos MDL, para os quais existe obrigatoriamente um prévio documento de concepção, com as previsões de resultados, bem como documentos periódicos posteriores comprovando as metas alcançadas, todos publicados na internet. Pelo método de trabalho, explicitam-se a previsão de geração do metano – contidas no documento de concepção de projeto – e a quantidade captada – contida nos relatórios de monitoramento. Os modelos, parâmetros, resultados e eficiências são apresentados, bem como comparações entre diferentes aterros e modelos. Ao final do trabalho, responde-se a questão: as eventuais discrepâncias entre a previsão de geração e a captação efetiva de biogás dos aterros sanitários operados sob o MDL podem ser explicadas pelo uso inadequado dos modelos de previsão? / [en] Solid waste disposal sites (SWDS) – especially landfills – are a significant source of methane. Although having the potential to be captured and used as a fuel, most of the methane formed in SWDS is emitted to the atmosphere. After the United Nations Framework Convention on Climate Change entered into force in 1994 with the final goal of preventing climatic changes, all the countries that have ratified it were asked to estimate and report their greenhouse gas emissions, including methane. In order to support countries in this task, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) has published three sets of guidelines for national inventories, including sets of equations for calculating the quantity of methane formed as biodegradable waste decays. In addition, the Kyoto Protocol has created the Clean Development Mechanism (CDM) to assist the developed countries to offset their own greenhouse gas emissions by assisting other countries to achieve sustainable development and to reduce their emissions. Based on IPCC s methodologies, the CDM has issued a tool to help developers estimate reductions in methane emissions as a result of their project activities. Unfortunately, the four methodologies for calculating methane formation in landfills that are used worldwide – three from IPCC and one from CDM – yield different results, although they are all based on equations to simulate first order decay of biodegradable waste. Furthermore, differences in results from the use of the different models are not clearly presented, and there is not a clear understanding on how they should be used. The incorrect application of the methodologies can be seen in national inventories and in CDM projects activities. The purpose of this thesis is to assess the mathematical models used to predict the generation of biogas by landfills in Brazil and to compare the forecasts with the monitored results over the years of operation. According to Scharff and Jacobs (2006), the emission from a landfill has a high temporal and spatial variability and the authors assert that this is a complicated area of study. Approximately half the volume of this biogas is methane, which is its most significant part; firstly, because it is a greenhouse gas; and secondly, because its burning, as well as being desirable, can generate energy – of the renewable type. For this reason, landfill projects that burn methane are able to receive financial incentives – the carbon credits – through the CDM. Since 2005, when the Kyoto Protocol entered into force and launched the CDM, solid waste disposal sites are seen differently in Brazil. The landfills studied here are CDM projects that had their potential for biogas EXPANDED ABSTRACT evaluated at their inception and which later on had their generation models and their parameters re-evaluated. These projects have undergone a renewal of their first 7-year crediting period, within the CDM procedures, when it was necessary to update the baseline and monitoring methodology. In order to have an ex-ante estimation of the methane generation in CDM landfill projects, it is necessary to follow the methodologies approved by the CDM Executive Board. These methodologies are based on the procedures used for national greenhouse gas inventories of the IPCC, which in turn assesses the scientific knowledge around the world on climate change and greenhouse gases. There are three editions of IPCC guidelines (1997, 2000 and 2006), other than several versions for the ones issued by the CDM Executive Board. This thesis shows the differences among the models contained in these methodologies, besides the different interpretations and different ways to apply the methodologies in the analyzed projects. Two more models were added to the analysis: those referred to in World Bank (2004) – the so-called Scholl-Canyon model and the U.S. EPA s LFG Emissions Model (LandGEM). All CDM projects are required to have a prior design document as well as verified monitoring reports, which demonstrate the emission reductions, all documents published on the Internet. The method of work used in this study was to highlight for each project the generation forecast and the amount of methane captured during several years of operation, with the knowledge that these figures are not a simple translation of carbon credits. CDM procedures require some baseline and leakage discounts and allow more credits whenever electricity is generated from the biogas, and these facts have to be understood and taken into account. Models, parameters, results and efficiencies are then presented and compared. Based on the analyses of the models, the authors also indicate the need for a correction in the tool to calculate emissions from landfills as adopted by the CDM Executive Board. This thesis also shows how the experience of the first 7-year crediting period of each project was used in its second period, and makes a critical analysis of the suitability of the use of these prediction models, as well as a confrontation with other studied models, where the data was adequate. This study has the ultimate intent to contribute to enterprises that are designed to improve sanitary conditions

[pt] A Lei da Política Nacional de Resíduos Sólidos exigiu a extinção dos lixões e aterros controlados nos municípios brasileiros. Embora a lei date de 2010, até agora a maioria dos municípios brasileiros ainda não conseguiu implantar aterros sanitários. A situação não é diferente no Estado de Roraima, onde nenhum de seus 15 (quinze) municípios possui um aterro sanitário em operação. Este trabalho visa a minimizar esta ocorrência, à medida que estuda as propriedades e índices geotécnicos de um solo siltoso de uma jazida do município de Rorainópolis que poderá ser empregado como material de construção de barreiras minerais de um possível Aterro Consorciado que atenderá os municípios que compõem a Região Metropolitana do Sul de Roraima, a saber: Rorainópolis, São João da Baliza, São Luís e Caroebe. O solo siltoso foi submetido a um extenso programa experimental que consistiu de ensaios de condutividade hidráulica, compressão simples e contração em corpos de prova, com diferentes relações massa-volume-umidade, compactados nas energias Proctor normal, intermediária e modificada. O programa experimental objetivou estabelecer uma faixa de variação de valores da relação massa-volume-umidade que atendesse aos critérios usualmente empregados na especificação de construção de barreiras minerais, i.e. condutividade hidráulica igual ou inferior a potência de 10 elevado a menos 9 m/s, resistência à compressão simples superior a 200 KPa e contração volumétrica inferior a 4 por cento. Os resultados do programa experimental demostraram que o solo deverá possuir um peso específico de 14,75 mais ou menos 0,5 KN/m ao cubo e um teor de umidade de 28,0 mais ou menos 3,0 por cento, a fim de atender aos critérios de condutividade hidráulica e resistência. Os resultados mostraram que não é possível atender ao critério de contração volumétrica, face à presença de argilominerais 2:1 na composição do solo estudado. Não obstante, é possível empregá-lo com essa finalidade, desde que cuidados sejam adotados para evitar a sua dessecação. Adicionalmente, foram determinados os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo através de ensaios de cisalhamento direto a fim de possibilitar a análise de estabilidade de taludes. / [en] The Law of the National Solid Waste Policy demanded the extinction of controlled dumps and landfills in Brazilian municipalities. Although the date 2010 law, so far most municipalities have yet to deploy landfills. The situation is no different in the state of Roraima, where none of his fifteen (15) municipalities has a landfill in operation. This work aims to minimize this occurrence, as studying the properties and geotechnical contents of a clay soil deposit of Rorainópolis municipality that may be used as a building material mineral barriers of a possible Syndicated landfill that will serve the municipalities that make up the metropolitan area of southern Roraima, namely: Rorainópolis, São João da Baliza, São Luís and Caroebe. The clay soil was subjected to an comprehensive experimental program consisting of hydraulic conductivity tests, simple compression and contraction on specimens with different mass-volume-moisture relations, compacted in standard, intermediate and modified energies. The experimental program aimed to establishing a range of variation of volume-mass-moisture values that met the criteria usually employed in the construction specification of mineral barriers, i.e. hydraulic conductivity equal to or less than power from 10 high less 9 m / s, compressive resistance higher than 200 KPa and volumetric shrinkage of less than 4,0 per cent. The results of the experimental program demonstrated that the soil must have a specific weight of 14.75 more or less 0.5 KN / m to cube, and a moisture of 28.0 more or less 3.0 per cent content, in order to meet the criteria hydraulic conductivity and resistance. The results show that the volumetric shrinkage criterion cannot be meet due to the presence of 2: 1 clay soil composition studied. Nevertheless, it is possible to use it as a building material mineral barrier, as long as care is adopted to prevent desiccation. In addition it was determined the soil shear parameters of resistance through direct shear tests to enable the slope stability analysis.

[pt] Esta tese tem por objetivo avaliar o potencial de geração de biogás, por degradação anaeróbica de resíduos sólidos urbanos em perfis de um aterro sanitário. As amostras foram obtidas a partir de perfis de sondagem compostos por materiais dispostos em épocas distintas e com diferentes idades em relação a seu estágio de decomposição. Foi elaborado protocolo específico para determinação da temperatura, pH, composição gravimétrica, distribuição granulométrica, teores de umidade, de matéria orgânica, de sólidos voláteis e de lignina nessas amostras e criada metodologia com o uso de dados topográficos, para a determinação das idades de disposição dos resíduos. Foi ainda desenvolvido equipamento eudiométrico para a determinação potencial bioquímico de metano, com medidas de variação volumétrica e avaliação do prognóstico de geração de metano por modelos de primeira ordem mais consagrados (LandGEM e IPCC). Os dados experimentais indicaram que poucas propriedades apresentaram uma correlação com o perfil e com a idade dos RSU, devido à alta heterogenidade do material. Embora o potencial de biogás e a idade dos RSU não tenham apresentado correlação entre si, o material mais novo, de quase um ano, produziu maior quantidade de biogás e houve uma redução de 78 porcento dessa produção para a do material de 3 anos. Verificou-se uma relação entre o teor de matéria orgânica e de sólidos voláteis com a produção de biogás para materiais com até 4 anos. O prognóstico da geração de biogás aplicando os dados experimentais aos modelos EPA e IPCC foi menor do que quando adotados os parâmetros default. A retroanálise segundo o IPCC, com os dados experimentais, indicaram valores de DOC muito inferiores aos usados com default, resultando em menores emissões de biogás. / [en] The aim of this thesis is to evaluate of the potential biogas generation formed in the anaerobic phase from the degradation of urban solid waste with variables ages of deposition in a sanitary landfill. The materials were obtained from borehole profiles, being composed of materials disposed at different times and with variables ages in relation to their state of deposition. The knowledge of the physic-chemical characteristics is essential for assessing the biochemical potential of gases. Thus, it was developed: (i) a protocol for determination of properties, such as temperature, pH, gravimetric composition, particle size distribution, moisture content, organic matter content, volatile solids content, lignin content; (ii) one eudiometer device was constructed, with volume variation measurements for determining the biochemical methane potential; (iii) methodology to identify the ages of waste disposal by topography; and (iv) a methodology for predicting methane generation by well-known first order models (LandGEM and IPCC). Due to the high heterogeneity of the material, the experimental data indicated that few properties showed a trend in their behavior with respect to the profile and the age of MSW. Although the potential for biogas generation and the age of MSW showed no correlation, the newer material (almost one year old) showed higher biogas production. Gas production related to the 3 year old material was 78 percent lower compared to the newer one. Even with limited data, there is a relationship between the content of organic matter and/or volatile solid matter with the production of biogas for materials with more than 4 years. The prediction of biogas generation by applying experimental data was lower compared to the results applying EPA and IPCC models. The backcalculation analysis with the experimental data determined of IPCC indicated much lower DOC values than those used with the default, resulting in lower emission of biogas.