A geração de energia a partir do biogás do lixo em aterros sanitários é uma maneira de produzir energia elétrica renovável e limpa, reduzindo os impactos globais provocados pela queima dos resíduos sólidos urbanos. A contribuição ambiental mais relevante é a redução de emissões dos gases de efeito estufa (GEE), por meio da conversão do metano em dióxido de carbono, visto que o metano possui um potencial de aquecimento global cerca de 21 vezes maior, quando comparado ao dióxido de carbono (através da combustão do mesmo). De acordo com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), os países ricos podem comprar créditos de carbono (CERs) dos países em desenvolvimento (que possuam projetos sustentáveis) para cumprir suas metas ambientais. O objetivo é transformar um passivo ambiental (destinação final dos resíduos sólidos urbanos) em um recurso energético, além do estudo da alternativa de obtenção de recursos financeiros através dos CERs. São analisadas as tecnologias de conversão energética (tecnologia de gás de lixo, incineração, entre outras), com a seleção da melhor alternativa para a geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários. A metodologia utilizada é a recomendada pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos - USEPA (2005). Serão apresentadas outras duas metodologias de cálculo da geração de metano: a do Banco Mundial e a do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas). São apresentados estudos comparativos demonstrando quando as turbinas a gás, motores de combustão interna (ciclos Otto ou Diesel) ou outras tecnologias de conversão energética serão viáveis na área técnica e econômica para implantação de Unidades Termoelétricas a biogás. No caso do Aterro de Gramacho, o projeto é viável com a utilização de motores a combustão interna e a obtenção de receitas com a venda da produção de energia e créditos de carbono. Por fim, será apresentada a alternativa do uso do biogás como substituto do gás natural para fins energéticos ou outros fins industriais. / The power generation through Biogas from wastes in landfill is a way to generate renewable and clean electric energy, reducing the global impacts provoked by the burning of urban solid wastes. The more important environmental contribution associated to this project is the reduction of greenhouse gases emissions (GHG), by means of the conversion of methane in carbon dioxide, since the methane has a potential of global warming about 21 times higher than carbon dioxide (through the combustion of the same). In accordance with the clean development mechanism (CDM), the industrialized countries can buy carbon credits from the developing countries (if they possess sustainable projects) to achieve their ambient goals. The objective is to transform environmental liability (final destination of the urban solid wastes) in an energetic resource, beyond the study of the alternative for obtaining financial resources through the CERs, that also is object of the present study. The technologies of energy conversion are analyzed (landfill gas, incineration, among others) with the selection of the best solution for the power generation through biogas from wastes in landifills. The methodology used is the recommended by the United States Environmental Protection Agency - USEPA (2005). Others two methodologies of calculation of the methane generation are presented: from World Bank and from IPCC (Intergovernamental Panel on Climatic Changes). Comparative studies are presented demonstrating when gas turbine, internal combustion engines (Otto or Diesel cycles) or other technologies for energy conversion have technical and economical feasibility for implantation of the power plant. In the case of Gramachos Landfill, the project is feasible with the use of internal combustion engines and incomes obtained with energy sales and carbon credits. Finally, they are presented the alternative of the use of biogas as substitute of the natural gas for energetic uses or other industrial ends.

A criteriosa avaliação dos fatores envolvidos no planejamento e implantação da Coleta Seletiva de RSU contribui decisivamente para a adoção de diretrizes adequadas, em especial quanto a sua eficiência operacional e efetiva adesão da população alvo ao programa. Hipóteses. Hipótese 1: É possível representar os diversos aspectos operacionais envolvidos em Programas de Coleta Seletiva a partir de um grupo de indicadores. Hipótese 2: O tipo de participação social é fator de maior ou menor sucesso dos programas de coleta seletiva, havendo diferentes respostas da população em relação à participação que podem ser agrupadas em: grupo cativo, de participação eventual e que não participa. Objetivo. Avaliar aspectos operacionais e da participação da população em Programas de Coleta Seletiva de resíduos sólidos urbanos, tendo como estudo de caso o município de Vitória-ES, com a finalidade de: i) instituir grupo de indicadores de referência para o planejamento e a avaliação de desempenho de Programas de Coleta Seletiva; ii) identificar fatores de motivação da população quanto a participação em Programas de Coleta Seletiva; iii) propor diretrizes para subsidiar políticas publicas em Programas de Coleta Seletiva. Método. Estudo descritivo no qual, após etapa inicial preparatória, foram coletados dados de natureza qualitativa e quantitativa em campo, a partir de instrumentos de pesquisas adequados, que receberam tratamento estatístico e foram à base dos resultados, da avaliação, da análise de pontos críticos, da discussão e da conclusão. Em caráter complementar foi levantado o nível de informação da população direta e indiretamente envolvida com a implementação da coleta seletiva em Vitória. Resultados. A partir da revisão bibliográfica foram identificados 25 indicadores mais utilizados no país os quais, após terem sido validados por instrumento de pesquisa quantitativo associado a métodos estatísticos, foram reduzidos a 6 indicadores considerados como Grupo de Indicadores de Referência. Esse grupo contemplou aspectos operacionais de custo, de escala e de participação da população e foi aplicado à série histórica de dados do município de Vitória, propiciando a identificação dos pontos críticos do programa de coleta seletiva implantado e demonstrando sua viabilidade. Os principais fatores de motivação da população quanto à participação na coleta seletiva foram: o meio ambiente e a qualidade de vida, associado à melhoria da limpeza urbana. Conclusões e Recomendações. Os resultados obtidos poderão ter grande aplicação no gerenciamento, ampliação e melhoria de programas de coleta seletiva em todo país uma vez que a aplicação do grupo de indicadores instituído é relativamente simples e representa adequadamente os diversos aspectos operacionais envolvidos. A divisão da população alvo de programas de coleta seletiva em grupo cativo, de participação eventual e que não participa é adequada e proporciona análise mais simplificada e planejamento das ações de mobilização e divulgação. A participação da população na coleta seletiva é decorrência da organização e adequação da estrutura implantada para dar suporte ao programa e da existência de ações continuadas de divulgação, informação e mobilização. Recomenda-se que os responsáveis pela coleta seletiva criem rotinas de registro de informações e cadastro de dados sobre o seu desenvolvimento e que sejam periodicamente divulgados na forma de indicadores. Destacam-se a necessidade e a importância da criação de política pública para o setor. / The detailed evaluation of factors involved in the planning and implantation of Selective Collection is an important contributing factor in the decision to adopt adequate measures, specifically in regards to its operational efficiency and effective inclusion of the target population in the program. Hypothesis. Hypothesis 1: Many operational aspects of the Program of Selective Collection can be shown by a group of indicators. Hypothesis 2: The type of social participation is a better or worst factor of success in the programs of selective collection, having different population answers regarding the participation, which can be grouped in: those who does participate, those who occasionally participate and those who do not participate. Objective. To evaluate the general operation of the Programs of Selective Collection of Urban Waste, as well as regularity of participation of population, specifically targeting case studies from the municipality of Vitoria, ES, in order to: i) identify and utilize points of reference for the planning of evaluation and performance in the Programs of Selective Collect; ii) identify factors that motivate the population to participate the program; iii) to propose a plan to subside a public policy in Programs of Selective Collection. Methods. Detailed studies from which, after the initial preparatory phase, qualitative and quantitative data was obtained through use of proper means of research of a statistical nature were the basis for all results, evaluations, analysis of critical factors, discussions and conclusions. As a result, the comprehension level of the involved, directly or indirectly, in establishing the Program of Selective Collection in Vitoria has been increased. Results. A bibliographical revision has allowed us to identify the 25 most used indicators in the country, which after being validated with quantitative research instruments in conjunction with statistical methods, have been reduced to 6 indicators which are considered our Group of Reference Indicators. This group has considered the operational aspects of cost, scale and participation of population and has been applied to historical data of Vitoria, thereby allowing the identification of all critical aspects of the implemented program and demonstrating its viability. The most important factors for the involvement of the population with the program have also been identified: the environment and quality of life as they relate to an overall improvement in urban cleanness. Conclusions and Recommendations. The results obtained can be successfully applied to the management, expansion and improvement of selective collection programs across the country, as the process of applying the group of indicators is relatively simple and adequately represents the various operational aspects involved. The process of dividing the target population into three groups, those who does participate, those who occasionally participate and those who does not participate is suitable and enables more effective analysis and planning of projects with the objective of informing and mobilizing the population. The participation of population in selective collection is the result of an organized and adequately structured support system for the program and continuous efforts to educate, inform and mobilize. It is recommended that those responsible for the program of selective collection create a system of routinely registering data and progress reports, which should be regularly divulged in the form of indicators. It is necessary and important the creation of public policy for the sector.

Nesta tese estuda-se o comportamento mecânico de resíduos sólidos urbanos provenientes do aterro sanitário Bandeirantes (SP - Brasil) por meio de ensaios de campo e de laboratório, bem como, através de dados de monitoramento de recalques in situ. Os dados são analisados e algumas conclusões a respeito do comportamento do resíduo sólido urbano são apresentadas. Resultados de ensaios de campo, tais como, sondagens de simples reconhecimento com medida de SPT (Standard Penetration Test), ensaios penetrométricos tipo CPT (Cone Penetration Test), ensaios de infiltração, sondagens a trado para coleta de amostras, ensaio cross-hole e ensaio de resistividade elétrica são apresentados e discutidos, enfatizando as dificuldades de execução e a faixa de valores obtidos. Os ensaios de laboratório foram executados em amostras remoldadas, coletadas em dois furos de trado (40 cm de diâmetro), até cerca de 30 m de profundidade. O resíduo tem cerca de 15 anos de aterrado e os ensaios físicos e químicos executados mostraram que este é composto de cerca de 50% de uma fração pastosa com baixos valores de DQO (demanda química de oxigênio) e STV (sólidos totais voláteis), os quais demonstram que o resíduo já atingiu um avançado grau de decomposição. A resistência ao cisalhamento do resíduo foi avaliada a partir de ensaios triaxiais não drenados (CU) e drenados (CD), utilizando corpos de prova saturados e não saturados de grandes dimensões (15 x 30 cm e 20 x 40 cm). Desses ensaios obteve-se que os parâmetros de resistência ao cisalhamento do resíduo sólido urbano são largamente dependentes da deformação da amostra, e não foi observado nenhum pico ou valor último nas curvas tensão-deformação. Os valores obtidos estão de acordo com alguns resultados disponíveis na literatura para ensaios de laboratório e retro-análise. Os ensaios de compressão confinada, executados num consolidômetro de grande diâmetro (385 mm), mostraram uma rápida compressão inicial e primária e uma grande compressão secundária. As medidas de campo também mostraram deformações dessa natureza, as quais podem ser divididas em duas etapas: a primeira, relacionada à fase inicial do aterro e a segunda, associada, principalmente, à degradação química e biológica do resíduo. / This thesis deals with the mechanical behavior of urban solid waste from Bandeirantes sanitary landfill (São Paulo, Brazil). Field and laboratory tests, as well as data from field instrumentation (settlement) were obtained and used in the analysis. Results of in situ tests such as standard penetration test (SPT), cone penetration test (CPT), infiltration tests, auger boring for sampling, cross-hole test and electric resistivity are presented and discussed focusing on the difficulties in performing them as well as their potential as a source of design parameters. Laboratory tests were performed using remolded samples collected in two boreholes about 30 m in depth. The waste is about 15 years old and physical and chemical tests showed that about 50% of it is composed of organic past with low values of COD and TDS, which denote that it is degraded to a large extent. Shear strength of waste was studied by means of consolidated-drained (CD) and consolidated-undrained (CU) triaxial compression tests on large specimens, tested both at natural water content and saturated. It is shown that shear strength properties are largely dependent on deformation, since no peak or ultimate value was achieved on stress-strain curves. The values obtained are in accordance with some of the few results available in the literature, either from laboratory and back analysis. Confined compression tests carried out on large samples (385 mm diameter) showed quick initial and primary consolidation and large secondary compression. This in accordance with the field behavior, although in this case secondary compression seems to be composed of two parts: the first, related to the early stages of the fill and second one, which seems to be commanded mainly by chemical and biological degradation.

O gerenciamento adequado dos resíduos sólidos contribui de forma inequívoca com a sustentabilidade urbana e com a saúde ambiental e humana. São conhecidas as dificuldades na destinação final adequada dos resíduos sólidos urbanos em todo o Brasil, principalmente em municípios de pequeno porte, nos quais estão 98% dos 2.906 lixões existentes no país (MMA, 2011). Assim, alguns Estados vêm adotando soluções simplificadas e economicamente viáveis à realidade destes municípios. Destaca-se, no Estado de São Paulo, um programa de governo, que, desde 1999, fomentou a implantação dos denominados Aterros em Valas. Ressalta-se, porém, que estes sistemas simplificados não dispõem de todos os dispositivos de proteção ambiental utilizados em aterros sanitários convencionais, como impermeabilização e sistemas de drenagem de gases e lixiviados. Os principais critérios à utilização destes aterros estão relacionados à escolha de áreas adequadas em relação ao meio físico. Esta simplificação é questionada no meio técnico, principalmente quanto à eventual contaminação ambiental. Assim, esta pesquisa objetivou efetuar a avaliação de aterros sanitários de pequeno porte em valas, quanto ao potencial de alteração da qualidade das águas subterrâneas e do solo. Para tanto, foram selecionados três aterros em valas do Estado de São Paulo, situados nos municípios de Angatuba, Jaci e Luiz Antônio, os quais são considerados adequados, segundo o Inventário Estadual de Resíduos Sólidos (CETESB, 2011). Os resultados indicam que, para as taxas de aplicação de resíduos nessas áreas, variando de 8.000 a 15.000 t/ha, os solos locais têm sido capazes de promover a atenuação natural dos contaminantes. Não foram verificadas alterações significativas na qualidade do solo e das águas subterrâneas, corroborando, até o momento, a adequação da concepção proposta para os aterros sanitários de pequeno porte em valas. Esta tecnologia mostra-se viável como alternativa transitória, considerando-se um processo de melhoria contínua, que visa inicialmente à erradicação dos lixões. Assim, podem ser consideradas boas as perspectivas de se alcançar o objetivo da disposição final ambientalmente adequada dos resíduos sólidos gerados nos municípios de pequeno porte, por meio da utilização desses sistemas / The proper management of solid waste contributes in an unequivocal form with urban sustainability as well as with environmental and human health and well being. The adequate final disposal of solid waste throughout Brazil is recognized as being a problem, especially in the smaller municipalities, which account for 98% of the 2,906 existing waste dumps in the country (MMA, 2011). Therefore, some states are adopting simplified and economically viable solutions for those municipalities. In the State of São Paulo, stands out a government program that has been implemented since 1999, supporting the implantation of so-called landfills in ditches. However, must be pointed out that these simplified systems do not provide all the devices used for environmental protection, as in the conventional landfills, such as adequate liners and drainage systems of gas and leachate. The main criteria for employment of these landfills are related to the appropriate characteristics of the site, mainly with respect to soil type and depth of the groundwater. This simplification is questionable on technical merits, especially regarding possible environmental pollution. Therefore, this study seeks to make an assessment on landfill in ditches, with respect to their potential for altering the quality of both soil and underground water. For this, it was selected three landfill in ditches in the State of São Paulo, located in the municipalities of Angatuba, Jaci and Luiz Antônio, which are considered \"suitable\", according to the State Inventory for Solid Wastes (CETESB, 2011). The results indicate that for the applied loading rates of 8,000 to 15,000 tons per hectare of waste in these areas, the local soil was capable of providing natural attenuation for contaminants. Until now, no significant changes were observed in the soil and groundwater quality, sustaining the proposed concept to small landfills in ditches. The technology shows itself to be viable as a transitional alternative and can be considered as the first step of the continuous improvement processes of waste management and disposal, aimed in short terms the eradication of dumps. Therefore, it was conclude that can be considered good the prospects of achieving the goal of an environmentally acceptable waste disposal, without burdening the small municipalities, within the principles of a required sustainability

Ainda são poucas as cidades brasileiras que dão destino adequado aos seus resíduos sólidos urbanos. A disposição de resíduos em aterros sanitários é hoje uma das formas mais econômicas e adequadas de disposição. A grande quantidade de matéria orgânica presente nos resíduos domiciliares, a umidade própria dos resíduos, a infiltração de águas de chuvas e as atividades microbiológicas, faz com que se gere no interior dos aterros os líquidos percolados. Esses líquidos apresentam elevada demanda química de oxigênio (DQO) e são potencialmente poluidores. Este trabalho avaliou a eficiência e a viabilidade da utilização de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), no tratamento de líquidos percolados coletados nos aterros sanitários de Bauru-SP e Rio Claro-SP. O reator, em escala piloto, constituiu-se de um tubo de PVC com 3,0 m de comprimento e 14,5 cm de diâmetro interno, perfazendo uma relação comprimento por diâmetro (L/D) de aproximadamente 20 e volume de aproximadamente 50 L. O reator possuía coletor de gases e amostradores intermediários ao longo do comprimento, em posições correspondentes a L/D de 4, 8, 12 e 16. Como suporte de imobilização foi utilizada espuma de poliuretano com densidade de 20 kg.m-3 na forma de cubos de aproximadamente 10 mm de lado. Os percolados foram coletados e armazenados em uma câmara fria a 5ºC e o reator foi mantido com temperatura controlada em uma câmara a 30ºC. Ao se operar o sistema por oito semanas, com o percolado coletado em Bauru-SP, não houve adaptação da biomassa devido, provavelmente, às altas concentrações de NH3. Utilizando o percolado de Rio Claro-SP, o sistema apresentou inicialmente baixas eficiências, mesmo com tempo de detenção hidráulica de 25 dias. Mas após mudanças na estratégia de operação, utilizando-se um substrato sintético na adaptação e a substituindo-se o percolado por outro coletado no mesmo aterro, o sistema reagiu muito bem, obtendo-se eficiências de aproximadamente 80% em termos de remoção de DQO, com tempo de detenção hidráulica de 2,5 dias e com DQO afluente da ordem de 5.000 mg/L. / Even today, only few Brazilian cities give adequate destiny to urban solid wastes. The waste disposal at sanitary landfills is currently one of the most economical and adequated way of waste disposal. The high quantity of organic matter in domiciliary wastes, the waste own moisture, the rainwater infiltration and the microbiological activities lead to the leachate generation into the landfill. This liquid has a high chemical oxygen demand (COD) concentration, and is a potential pollutant. This work evaluated the viability and the efficiency of the use of a horizontal anaerobic immobilized sludge reactor (HAIS reactor) for leachate treatment collected from Bauru-SP and Rio Claro-SP landfills. The reactor, in pilot scale, was constructed using a 3,0 m of length and 14,5 cm internal diameter PVC pipe, with a length-diameter ratio (L/D) of approximately 20, and an approximately 50 L volume. The reactor had gas collectors and intermediate samplers in the direction of its length, in positions corresponding to L/D equal to 4, 8, 12 and 16. For immobilization support it was utilized polyurethane foam with 20 kg.m-3 of density in cube form, with side of approximately 10 mm. The leachate was collected and stored in a cold chamber at 5ºC and the reactor was maintained at controlled temperature in a chamber at 30ºC. Operating the system with the leachate from Bauru-SP during eight weeks, there was no biomass acclimatization due, probably, to high NH3 concentrations. When utilizing the leachate from Rio Claro-SP the system had, initially, low efficiencies, even with a hydraulic retention time of 25 days. But after changes in the operation strategy, changing the leachate by one other collected in the same place, the system reacted very well, obtaining efficiencies of approximately 80% in terms of COD removal, with a hydraulic retention time of 2,5 days and an inlet COD at the range of 5.000 mg/L.

A pesquisa teve como objetivo estudar as possibilidades de tratamento, aeróbio e anaeróbio, da fração orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) de forma a atender ao disposto na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Além de ser previsto em lei, o tratamento da fração orgânica se faz necessário já que no Brasil são gerados quase 100 mil toneladas por dia de resíduos orgânicos. A maioria desses resíduos é atualmente disposta em aterros sanitários. Porém, a PNRS determina que a partir de agosto de 2014 apenas sejam dispostos em Aterros Sanitários os rejeitos, resíduos os quais já se esgotaram as possibilidades técnicas e econômicas de tratamento. Verificou-se que os resíduos orgânicos podem ser tratados através da compostagem e biodigestão. Outro objetivo da pesquisa foi analisar os objetivos relacionados ao tratamento da fração orgânica dos RSU dos Planos Municipais de Gerenciamento Integrado de Resíduos Sólidos (PMGIRS) dos municípios da bacia hidrográfica do Alto Tietê. Esses planos são outra obrigatoriedade prevista na PNRS. Essa lei determinou um prazo (Agosto de 2012) para que os municípios tivessem apresentado seus planos e, assim, tivessem acesso aos recursos da União destinados a gestão e o gerenciamento de resíduos sólidos. A Bacia em estudo está localizada na região sudeste e possui 34 municípios. Juntos, esses municípios geram mais de 12 mil toneladas por dia de resíduos orgânicos. De todos os municípios da bacia apenas sete, aproximadamente 20%, apresentaram o PMGIRS. As metas relacionadas ao tratamento de resíduos orgânicos dos PMGIRS estudados foram avaliadas e, dos sete municípios que apresentaram o plano municipal, apenas dois apresentaram metas favoráveis, dois apresentaram metas intermediárias e dois apresentaram metas desfavoráveis, segundo critério de classificação apresentado pela prévia do Plano Nacional de Resíduos Sólidos. Apenas um município não apresentou nenhuma meta relacionada ao tratamento de resíduos orgânicos. Após análise dos PMGIRS foi proposto um modelo de gestão da fração orgânica dos RSU para os municípios da bacia do Alto Tietê. / The research studied the treatment possibilities for the organic fraction of municipal solid waste (MSW) in order to meet the provisions of the National Policy on Solid Waste (PNRS). Besides being provided by law, the treatment of the organic fraction is necessary since in Brazil are generated almost 100 tons per day of organic waste. Most of this waste is currently disposed of in landfills. However, PNRS determines that from 2014 only tailings, waste which has already exhausted the technical and economical possibilities of treatment, can be disposed in landfills. It was found that the organic waste can be treated by composting and digestion. Another objective of the research was to analyze the objectives related to the treatment of the organic fraction of MSW presented by the Municipal Plans for Integrated Solid Waste Management (PMGIRS) of the municipalities of Alto Tietê basin. These plans are another requirement provided for in PNRS. This law set a deadline (August 2012) for the municipalities had submitted their plans and thus have access to the resources of the Union for the solid waste management. The study basin is located in the Brazilian southeastern region and has 34 municipalities. Together, these municipalities generate more than 12 tons of organic waste per day. Only seven (20%) of all the municipalities of the basin showed the PMGIRS. The goals related to the treatment of organic waste were evaluated, and of all PMGIRS that were presented only two had positive goals, other two had intermediate goals and two had unfavorable goals, according to classification criteria presented by the National Plan of Solid Waste. Only one municipality did not have any goals related to organic waste treatment. After analyzing the PMGIRS was proposed a management model for the organic fraction of MSW for the municipalities of Alto Tietê basin.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:21:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veronica Rosaria Polzer.pdf: 10182114 bytes, checksum: 46c3d4411442085801b0dc539172880f (MD5) Previous issue date: 2012-08-01 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Due to the large population growth of the cities, the proportional increase in the generation of waste and to the lack of public policies, the problem of the disposal of municipal solid waste (MSW) has become worse. In order to understand this situation, we developed two case studies in the city and the metropolitan area of São Paulo andVancouver, Canada. For both studies all forms of management of MSW were considered, from the collection, transfer station, composting, sorting of recycled materials, the incinerator with energy generation and, finally, the landfill, in order to identify the waste stream in the city, analyze the laws and master plans and existing waste management in order to check if the guidelines are being met and how cities are facing the problem. The integrated management of MSW is a public policy that aligned with the others, such as sanitation, health, housing and public transportation, ensures quality of life for citizens, being the urban planning responsible for integrate all these issues in the design of the city and the building so that the problem of MSW is minimized. / Devido ao grande crescimento populacional das cidades, o aumento proporcional da geração de resíduos e a falta de políticas públicas, o problema relativo à destinação dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) tem-se agravado. Com o objetivo de compreender esse quadro, foram desenvolvidos dois estudos de caso nas cidades e regiões metropolitanas de São Paulo e Vancouver, no Canadá. Para ambos foram estudados todos os equipamentos que fazem parte da gestão dos RSU, desde a coleta, a estação de transbordo, a compostagem, a triagem de materiais reciclados, o incinerador com geração de energia e, por fim, o aterro sanitário, de forma a identificar o fluxo dos resíduos na cidade, analisando as legislações e planos diretores e de gestão de resíduos vigentes a fim de verificar se as diretrizes estão sendo atendidas e como as cidades estão enfrentando o problema. A gestão integrada dos RSU é uma das políticas públicas que, alinhada às demais, como saneamento básico, saúde, moradia e transporte público, garante qualidade de vida ao cidadão, cabendo ao planejamento urbano integrar todas essas questões no desenho da cidade e do edifício para que o problema dos RSU seja minimizado.

O gerenciamento adequado dos resíduos sólidos contribui de forma inequívoca com a sustentabilidade urbana e com a saúde ambiental e humana. São conhecidas as dificuldades na destinação final adequada dos resíduos sólidos urbanos em todo o Brasil, principalmente em municípios de pequeno porte, nos quais estão 98% dos 2.906 lixões existentes no país (MMA, 2011). Assim, alguns Estados vêm adotando soluções simplificadas e economicamente viáveis à realidade destes municípios. Destaca-se, no Estado de São Paulo, um programa de governo, que, desde 1999, fomentou a implantação dos denominados Aterros em Valas. Ressalta-se, porém, que estes sistemas simplificados não dispõem de todos os dispositivos de proteção ambiental utilizados em aterros sanitários convencionais, como impermeabilização e sistemas de drenagem de gases e lixiviados. Os principais critérios à utilização destes aterros estão relacionados à escolha de áreas adequadas em relação ao meio físico. Esta simplificação é questionada no meio técnico, principalmente quanto à eventual contaminação ambiental. Assim, esta pesquisa objetivou efetuar a avaliação de aterros sanitários de pequeno porte em valas, quanto ao potencial de alteração da qualidade das águas subterrâneas e do solo. Para tanto, foram selecionados três aterros em valas do Estado de São Paulo, situados nos municípios de Angatuba, Jaci e Luiz Antônio, os quais são considerados adequados, segundo o Inventário Estadual de Resíduos Sólidos (CETESB, 2011). Os resultados indicam que, para as taxas de aplicação de resíduos nessas áreas, variando de 8.000 a 15.000 t/ha, os solos locais têm sido capazes de promover a atenuação natural dos contaminantes. Não foram verificadas alterações significativas na qualidade do solo e das águas subterrâneas, corroborando, até o momento, a adequação da concepção proposta para os aterros sanitários de pequeno porte em valas. Esta tecnologia mostra-se viável como alternativa transitória, considerando-se um processo de melhoria contínua, que visa inicialmente à erradicação dos lixões. Assim, podem ser consideradas boas as perspectivas de se alcançar o objetivo da disposição final ambientalmente adequada dos resíduos sólidos gerados nos municípios de pequeno porte, por meio da utilização desses sistemas / The proper management of solid waste contributes in an unequivocal form with urban sustainability as well as with environmental and human health and well being. The adequate final disposal of solid waste throughout Brazil is recognized as being a problem, especially in the smaller municipalities, which account for 98% of the 2,906 existing waste dumps in the country (MMA, 2011). Therefore, some states are adopting simplified and economically viable solutions for those municipalities. In the State of São Paulo, stands out a government program that has been implemented since 1999, supporting the implantation of so-called landfills in ditches. However, must be pointed out that these simplified systems do not provide all the devices used for environmental protection, as in the conventional landfills, such as adequate liners and drainage systems of gas and leachate. The main criteria for employment of these landfills are related to the appropriate characteristics of the site, mainly with respect to soil type and depth of the groundwater. This simplification is questionable on technical merits, especially regarding possible environmental pollution. Therefore, this study seeks to make an assessment on landfill in ditches, with respect to their potential for altering the quality of both soil and underground water. For this, it was selected three landfill in ditches in the State of São Paulo, located in the municipalities of Angatuba, Jaci and Luiz Antônio, which are considered \"suitable\", according to the State Inventory for Solid Wastes (CETESB, 2011). The results indicate that for the applied loading rates of 8,000 to 15,000 tons per hectare of waste in these areas, the local soil was capable of providing natural attenuation for contaminants. Until now, no significant changes were observed in the soil and groundwater quality, sustaining the proposed concept to small landfills in ditches. The technology shows itself to be viable as a transitional alternative and can be considered as the first step of the continuous improvement processes of waste management and disposal, aimed in short terms the eradication of dumps. Therefore, it was conclude that can be considered good the prospects of achieving the goal of an environmentally acceptable waste disposal, without burdening the small municipalities, within the principles of a required sustainability

Orientador: Marcus Cesar Avezum Alves de Castro / Resumo: Soluções relacionadas a melhores práticas de manejo de resíduos são procuradas por gestores de cidades em todo o mundo. O presente estudo propôs cenários de ação para a gestão dos resíduos sólidos urbanos dos seis municípios com sede na bacia do rio Corumbataí. O estudo foi realizado em duas etapas, a primeira consistiu na elaboração do diagnóstico dos mecanismos praticados atualmente, realizado a partir da análise de um conjunto de indicadores. A segunda etapa foi a composição de cenários para destinação para o tratamento de resíduos orgânicos e disposição final em aterro sanitário dos resíduos sólidos urbanos dos municípios investigados. Foram estudados seis municípios, os quais cinco possuem menos de 30.000 habitantes (Analândia, Charqueada, Corumbataí, Ipeúna e Santa Gertrudes) e Rio Claro possui 199.000 habitantes. Durante a primeira etapa, foram levantados dados e elaboradas matrizes SWOT para cada um dos municípios, com isso, buscou-se apontar fatores positivos e negativos das práticas atuais de gestão. Esses resultados sinalizaram que (i) os municípios ainda não participam de gestão compartilhada para manejo de resíduos; (ii) existe pouco ou nenhum tratamento para os resíduos orgânicos e de poda e capina; (iii) existe coleta seletiva em toda a zona urbana de todos os municípios investigados (iv) existe participação organizada do setor informal na coleta de recicláveis (v) existe possibilidade de gestão compartilhada dos resíduos; (vi) os municípios não possuem sustent... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Solutions related to waste management practices are sought by city managers around the world. This study proposed action scenarios for the urban solid waste management of six municipalities located in the Corumbataí River basin. The study was conducted in two stages, the first consisted in the diagnosis of the mechanisms currently practiced, through the analysis of a set of performance indicators. The second stage comprised the composition of operating scenarios for the shared urban solid waste management of the investigated municipalities. Six municipalities were studied, five of which have less than 30,000 inhabitants (Analândia, Charqueada, Corumbataí, Ipeúna and Santa Gertrudes) and Rio Claro has 199,000 inhabitants. During the first part, data were collected and SWOT matrices were elaborated for each of the municipalities studied. Thus, it was sought to point out positive and negative factors of current management practices. These results signaled that (i) municipalities do not yet participate in any consortium for shared waste management; (ii) there is little or no treatment for organic residues; (iii) there is selective collection throughout the urban area of all municipalities (iv) there is organized participation of the informal sector in the collection of recyclables (v) there is the possibility of cities consortium for shared waste management; (vi) municipalities do not have financial sustainability for the waste management system. During the second phase, transpor... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA.En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas:- Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer.- Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables.- Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos- Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento.El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética.En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración.Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglasEn el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis. / One of the possible alternatives for the management of the municipal solid waste is the energy recovery in waste-to- energy facilities, i.e. the incineration with energy recovery. However, it is very important to control the incineration process properly in order to avoid, as far as possible, the liberation of pollutants to the atmosphere that could occasion problems of industrial contamination. To achieve that, both the incineration process and the treatment of flue gases are carried out in good conditions it presupposes to have a good knowledge of the dependences between process variables. It is necessary to have adequate measuring methods of the most important variables and to treat the measured values with appropriate models in order to transform them in control magnitudes. A classical control model looks not very promising in this case due to the complexity of the processes, the lack of quantitative description and the necessity of performing real-time calculations. This can only be achieved with the help of the modern techniques of data processing and informatics methods, like the use of simulation techniques, mathematical models, knowledge based systems and intelligent interfaces. A control system based on fuzzy logic applied to the field of the incineration of municipal solid waste is described in [ Ono, 1989]. In the Karslruhe center of investigation FZK applications that combine fuzzy logic with neural networks [Jaeschke, Keller, 1994] are being developed for the control of the TAMARA pilot plant for waste incineration.In this thesis it is outlined the application of a method of knowledge acquisition for the control of complex systems inspired by the human behaviour. When we are placed in face of an unknown situation, at the beginning we don't know how to act, except for the extrapolation of previous experiences that could be useful. Applying procedures of trial and error, reinforcement of hypothesis, etc, one goes acquiring and refining the knowledge, and elaborating a mental model. We can design a similar method, which could be implemented in an informatics system, by means of the use of Artificial Intelligence techniques.So, in a complex process often we have a group of process data that a priori don't give us sufficiently structured information to be useful. For the knowledge acquisition we went by a series of steps:- We make a first selection of which are the variables that we are interested to know.- State of the system. In first place we could begin applying classification techniques (unsupervised learning) in order to group the data and obtain a representation of the state of the plant. It is possible to establish a classification, but normally almost all the data are in a single class, that corresponds to the normal operation. Done this and in order to refine the knowledge we use classical statistical methods in order to look for correlations between variables (principal components analysis) to simplify and reduce the list of variables.- Analysis of the signals. In order to analyse and classify the signals (for example the temperature of the furnace) it is possible to use methods capable to better describe the non-linear behaviour of the system, like the neural networks. Another step consists in to establish causal relationships between the variables. For this purpose the analytical models are helpful.- As final result of the process go over the design of the knowledge based system.The main objective is to apply the method to the concrete case of the control of a plant of treatment of municipal solid waste by waste-to- energy process.First, chapter 2 The municipal solid waste, treats the global problem of waste management, giving an overview of the several existent alternatives, and of the national and international situation at the present time. The problems of the waste incineration are analysed with more detail, putting special interest in those waste characteristics that have more importance for the combustion process.In the chapter 3, Description of the process, is made a general description of the incineration process and of the different elements of a incineration plant: from the reception and storage of the waste, going by the different types of furnaces and the demands of the codes of good combustion practice, the combustion air system and the exhaust system. The different systems for cleaning the combustion gases, and the system of evacuation of ash residues are presented.The chapter 4, The municipal solid waste treatment plant of Girona, describes the main systems of the Girona incineration plant: the feeding of waste, the type of furnace, the energy recovery system, and the flue gas cleaning system. Are also described in this chapter, the control system, the operation, the data of operation of the plant, the instrumentation and the variables that are of interest for the control of the combustion process.In the chapter 5, Used techniques, is provided a global vision of the knowledge-based systems and of the expert systems. The diverse techniques used are explained: neural networks, systems of classification, qualitative models, and expert systems, illustrated with some examples of application.With regard to the knowledge-based systems, in first place are analysed the conditions for their suitability, and the forms of representation of the knowledge. Next the different forms of reasoning are described: neural networks, expert systems and fuzzy logic, and a comparison between them it is carried out. An application of the neural networks to the analysis of time series of temperature is presented.It is also treated the problem of the analysis of the operation data by means of statistical techniques and the use of techniques of classification. Another paragraph is dedicated to the different types of models, including a discussion of the qualitative models.The Computer Aided Supervisory System Design CASSD that is used in this thesis is described, and the analysis tools employed to obtain qualitative information from the behaviour of the process: ors and ALCMEN. An example of application of these techniques is included in order to find the relationships between the temperature and the actions of the operator. Finally are analysed the main characteristics of expert systems in general, and of the system expert CEES 2.0 that also are part of the CASSD system that has been used.The chapter 6, Results, shows the results obtained by means of the application of the several techniques, neural networks, classification, the development of the model of the combustion process, and the generation of rules. Inside the paragraph of analysis of data a neural network is used for the classification of a temperature signal. The use of the LINNEO+ method is also described for the classification of the states of operation of the plant.In the paragraph dedicated to the modelling a model of combustion is developed that is used as base in order to analyse the behaviour of the furnace in stationary and dynamic conditions. It is defined a parameter, the surface of flame, related with the extension of the fire in the grate. By means of a liberalized model the dynamic answer of the incineration process is analysed.Then we go over to the definition of qualitative relationships between the variables that are used in the elaboration of a qualitative model. Next a new qualitative model is developed, taking as base the analytic dynamic model.Finally the development of the knowledge base of the expert system is approached, by means of the generation of rules.In the chapter 7, Control system of an incineration plant, the objectives of a control system of an incineration plant are analysed, their design and implementation. Are described the basic objectives of the combustion control system, their configuration and the implementation in MATLAB/ SIMULINK using the different tools that have been developed in the previous chapter.Lastly in order to show how the different methods developed in this thesis could be applied it is built an expert system to maintain constant the temperature of the furnace acting on the waste feeding.Finally in the chapter Conclusions, the conclusions and results of this thesis are presented.