[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.

[pt] Este estudo apresenta o comportamento de um solo arenoso estabilizado com cinzas obtidas através da incineração de Resíduo Sólido Urbano (RSU) e cal. Através de um estudo experimental, objetiva-se avaliar a aplicabilidade de misturas solo-cinza e solo-cinza volante-cal em obras geotécnicas como, por exemplo, camadas de aterros sanitários, aterros sobre solos moles e estabilização de taludes. Para isso, foram realizados ensaios de caracterização física, química e mecânica (ensaios triaxiais CID) para os materiais envolvidos. Para as misturas solo-cinza volante-cal, adicionou-se 3 porcento de cal em substituição ao peso seco das cinzas. Foram avaliadas as influências do teor de cinza (30 e 40 porcento) e tipo de cinza (volante - CV e fundo - CF), bem como o tempo de cura (0, 60 e 90 dias) para misturas com cinza volante e cal. Os resultados mostram que tanto as misturas com CV, como CF, apresentam resultados satisfatórios. Para ambas as cinzas, as porcentagens de 30 e 40 porcento apresentaram resultados similares, podendo-se adotar o valor de 40 porcento como teor ótimo, uma vez que proporciona a utilização de uma maior quantidade de resíduo. Comparando-se as cinzas, a CF apresentou resultados mais satisfatórios que a CV. Para as misturas com cura, observou-se que no tempo de 60 dias o material sofreu um maior ganho de resistência. Foram utilizados dois métodos de moldagem de corpo de prova para o ensaio com cura, obtendo-se melhor resultado para o método onde a cura era realizada em um corpo de prova pré-moldado. Portanto o uso das cinzas de RSU em mistura com este tipo de solo se mostra satisfatório, uma vez que apresentou um bom comportamento, contribui com o menor consumo de material natural e proporciona uma destinação ambientalmente correta deste resíduo. / [en] This study presents the behavior of a sandy soil stabilized with municipal solid waste ash, and lime. In order to evaluate the applicability of mixtures soil-ash and soil-fly ash-lime for using in geotechnical projects as layers of landfills, embankment on soft soils and slope stability, an experimental campaign is presented. Thus, physical, chemical and mechanical (isotropically consolidated-drained triaxial test) characterization tests were performed for each material and mixtures. It was used 3 percent of lime in the mixtures soil- fly ash-lime, being added in replacement to the dry weight of fly ash. Were evaluated the influence of ash content (30 and 40 percent), type of ash (fly ash and bottom ash) and curing time (0, 60 and 90 days) for mixtures containing fly ash and lime. The results have shown that mixtures with both kinds of ashes present a satisfactory behavior, increasing or maintaining the shear strength parameters similar to the pure material. For both kinds of ashes the variation of the content has not provided significant changes in the strength parameters, therefore, 40 percent can be considered as best content, once it provides a bigger destination of the residue. Comparing fly and bottom ash, the last has presented better results than fly ash. For mixtures with lime and cure, it has been observed better results for 60 days of cure, with greater gain of strength. Two molding methods have been used for preparing the mixture specimen, being obtained a better result with pre modeled specimen. Therefore, the use of municipal solid waste ash for stabilizing this kind of soil for using in the cited works, could minimize the current problems of waste disposal, contribute with the reduction of consumption of natural resources and give a noble use for this material.

[pt] O aumento da produção mundial de resíduos e a falta de programas de gestão adequados a estes resultam no descarte e disposição inadequadas, causando inúmeros impactos ambientais e afetando, inclusive, à saúde humana. Tais resíduos, por apresentarem alto poder calorífico, versatilidade e resistência, devem ser tratados como matéria prima pós-consumo e não como lixo, podendo ser utilizados de inúmeras formas. Uma delas é a reciclagem, um processo que apresenta nova utilização aos resíduos antes designados como lixo, gerando possibilidades de rentabilidade e emprego. A reciclagem tem grande importância na gestão social de um município, pois está ligada diretamente às classes de baixa renda. Tais processos têm crescido no Brasil, principalmente após a publicação da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) - Lei n 12.305, que exige um plano de resíduos para cada município, incentivando a reciclagem e compostagem de lixo. Ainda assim, o problema persiste, devido à falta de programas de coleta seletiva, falta de incentivo aos recicladores e catadores, bem como descaso dos governos e da população. A probabilidade de melhoria é grande, porém demandará muito tempo e investimento. O tratamento mecânico e biológico é apresentado então como uma solução para o cumprimento dos objetivos no tratamento de resíduos em curto prazo. Este trabalho tem o objetivo de analisar tal tecnologia e sua aplicação no município do Rio de Janeiro, avaliando suas vantagens, desvantagens e restrições para este processo. / [en] The progress of humanity and the encouragement of increased consumerism have generated the supply and mass consumption products. A greater extent, so does the production of waste in the world, together with the scarcity of non-renewable resources in the long term, climate change, have diverted attention to environmentally sustainable practices involving waste management. In this context, the Management of Municipal Solid Waste (MSW), translates into a complex process that requires multidisciplinary views, working from the logistics in the process of collection, storage and disposal of waste to the Biology, Chemistry and Thermodynamics, given the diversity of techniques and technologies available for your treatment and recovery in the market. Social development is also an important point, since in countries like Brazil recycling is an activity that generates resources for social classes with lower purchasing power. In addition to operating in the production of consumer goods from waste, much of the recyclable materials back to the market due to the work of sorters, people with very low income, who are in this profession a form of survival. These factors are relevant to the implementation of any management system, which requires significant investment and participation of the public authorities, both legislative and executive. Developed countries, such as members of the European Union (EU), are far ahead in MSW Management, seeking ways of dealing with their waste less and less impactful to the environment. Brazil still is a more technical phase and less practical than the EU, but has important advances. In 2010, entered into force on National Solid Waste Policy (NSWP), established by Law 12.305. This Policy establishes strategies and deadlines for the Brazilian sustainable development, reviews the hierarchy of priorities in waste treatment and imposes the reverse logistics system, and treat life-cycle of products and encourage the reuse, recycling of materials and composting waste, eliminating the dumps and leaving foster landfilling, lagging only this waste without a more favorable allocation to the environment and saving resources.