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Previous issue date: 2018-02-23 / O biogás gerado pela biodegradação anaeróbia dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) se
configura como uma fonte alternativa de energia, entretanto, vem sendo desperdiçado em
muitos aterros sanitários, na forma de emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE) à atmosfera. A geração e emissão de gases são influenciadas por fatores associados às características operacionais dos aterros e dos resíduos, bem como aqueles relacionados às condições meteorológicas locais; os quais podem interferir na quantidade e qualidade dos gases gerados. Nessa perspectiva, o estudo das emissões de biogás se constitui em uma importante contribuição para a gestão de aterros sanitários, permitindo avaliar a eficiência das camadas de cobertura de solo compactado, além de permitir a otimização do sistema de drenagem dos gases e a recuperação energética do metano. Dentro desse contexto, o objetivo desta pesquisa foi estudar as emissões de biogás em aterro de Resíduos Sólidos Urbanos no semiárido brasileiro, no que concerne aos aspectos qualiquantitativos, a fim de gerar uma base de dados para apoiar a gestão sustentável desses empreendimentos. Esse estudo foi conduzido em uma célula de RSU,
denominada de Célula 2, que se constitui em um aterro em escala real e está localizada no Aterro Sanitário em Campina Grande-PB. A operação da Célula 2 compreendeu o período entre 27/dezembro/2015 e 8/maio/2016, quando foi executada a camada de cobertura final de solo compactado. A massa total de RSU na Célula 2 foi de, aproximadamente, 62 mil toneladas, com uma taxa média de disposição de resíduos em torno de 465 t.dia-1. A metodologia da pesquisa englobou um plano de monitoramento das emissões de gases na Célula 2, o qual consistiu em medições: i) no sistema de drenagem vertical de biogás; ii) na interface soloresíduo; e iii) na camada de cobertura de solo compactado. Por meio dos resultados obtidos nesta pesquisa, foram verificadas concentrações médias de CH4, nos 9 (nove) drenos verticais (DV) de gases, superiores a 50% no período monitorado. A vazão total de CH4 variou na faixa de 59 a 17 Nm³.h-1, no período de 270 a 570 dias após o encerramento da Célula 2, implicando em uma redução dessa vazão de 70% durante esse intervalo de tempo. A taxa de captação de biogás por tonelada de resíduos aterrados variou de 15 a 4 Nm³.t-1.ano-1 (entre 270 e 570 dias).
As emissões superficiais de metano pela camada de cobertura da Célula 2 totalizaram uma vazão inferior a 2 Nm³.h-1, no período de estiagem. Porém, a vazão de CH4 pela camada de cobertura foi significativamente inferior à vazão pelos DVs, correspondendo a um percentual inferior a 9% no período em análise. Os principais fatores que contribuíram para esse desempenho foram o elevado grau de compactação médio obtido para a Célula 2, a ausência de pressões diferenciais de gases na interface solo-resíduo, a eficiência do sistema de drenagem vertical de gases e a baixa permeabilidade do solo à água e ao ar. As estimativas da vazão de CH4 realizadas para a Célula 2, por meio do Landfill Gas Emissions Model, são compatíveis com uma potência máxima de 80 kW, disponível até 2047. Entretanto, as estimativas teóricas de vazão de biogás não refletiram o comportamento dos dados experimentais, visto que, nessas avaliações, não foi identificado o decaimento expressivo da vazão de metano, decorridos 570 dias de monitoramento da Célula 2. Portanto, faz-se necessário estudar possíveis soluções para
ativar o potencial energético teórico dos resíduos na célula investigada. / The biogas generated by anaerobic biodegradation of Municipal Solid Waste (MSW) is an
alternative energy source, however, it has been wasted in many landfills, in the form of
emissions of Greenhouse Gases (GHG) to the atmosphere. The generation and emission of gases are influenced by factors associated with the operational characteristics of landfills and waste, as well as those related to local meteorological conditions; which may interfere with the quantity and quality of the generated gases. In this perspective, the study of biogas emissions is an important contribution of landfills management, allowing to evaluate the efficiency of the compacted soil cover layers, besides allowing the optimization of the gas drainage system and the methane energy recovery. Within this context, the objective of this research was to study the biogas emissions in Municipal Solid Waste landfill in the Brazilian semi-arid region, regarding qualitative and quantitative aspects, in order to generate a database to support the sustainable management of these enterprises. This study was conducted in a MSW cell, denominated Cell 2, built in a real-scale landfill and is located in the Campina Grande-PB Landfill. The operation of Cell 2 comprised the period between December 27, 2015 to May 8, 2016, when the final soil cover layer was executed. The total MSW mass of MSW in Cell 2 was approximately 62 thousand tons, with a mean waste disposal rate of around 465 t.day-1. The research methodology encompassed a gas emissions monitoring plan in Cell 2, which consisted of measurements: i) in the vertical biogas drainage system; ii) at the soil-residue interface; iii) in the compacted soil cover layer. Through the results obtained in this research, average concentrations of CH4, in the 9 (nine) Gas Drains (DV), higher than 50% in the monitored period. The total CH4 flow ranged from 59 to 17 Nm³.h-1, in the period from 270 to 570 days after the closure of Cell 2, implying a reduction of this flow by 70% during this time interval. The rate of capture of biogas per tonne of landfill residues varied from 15 to 4 Nm³.t- 1.year-1 (from 270 to 570 days). The surface emissions of methane by the cover layer of Cell 2 totaled a flow lower than 2 Nm³.h-1, during the dry season. However, the CH4 flow through the cover layer was significantly lower than the flow rate for the DVs, corresponding to a percentage lower than 9% in the period under analysis. The main factors that contributed to this performance were the high degree of average compaction obtained for Cell 2, the absence of gas differential pressures at the soil-residue interface, the efficiency of the vertical gas drainage system and the low permeability of the soil to water and air. The CH4 flow accomplished for
Cell 2, using the Landfill Gas Emissions Model, are compatible with a maximum power of 80 kW, available until 2047. However, the biogas flow theoretical estimates did not reflect in the behavior of the experimental data, since in these evaluations, the significant decay of the methane flow was not identified after 570 days of monitoring of Cell 2. Therefore, it is
necessary to study possible solutions to activate the theoretical energetic potential of the
residues in the investigated cell.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/1698 |
| Date | 12 September 2018 |
| Creators | GUEDES, Maria Josicleide Felipe. |
| Contributors | CURI, Rosires Catão., MONTEIRO, Veruschka Escarião Dessoles., RIBEIRO, Márcia Maria Rios., LIMA, Vera Lúcia Antunes de., JUCÁ, José Fernando Thomé., OLIVEIRA, Rui de. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM RECURSOS NATURAIS, UFCG, Brasil, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRN |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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