ABSTRACT
RESUMO O conhecimento das populações bacterianas responsáveis pela biodegradação dos resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários pode levar ao desenvolvimento de alternativas tecnológicas viáveis para o tratamento e a estabilização dos resíduos, resultando em impactos positivos para a operação de aterros, a recuperação de energia, a saúde pública e o meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade bacteriana associada à biodegradação de resíduos sólidos urbanos (RSU) aterrados em uma célula experimental no município de Campina Grande, Paraíba. O estudo abrangeu as etapas de construção, planejamento estatístico dos bairros de Campina Grande para coleta e preenchimento da célula experimental com RSU. As amostras de DNA das bactérias encontradas nos RSU foram extraídas com o Kit Power Soil DNA Isolation. Em seguida, foi realizada a análise genética com primers universais para bactérias via reação em cadeia da polimerase (PCR) e eletroforese em gel de gradiente com desnaturante (DGGE), e, por fim, sequenciamento genético (região 16S do RNAr). Após o exame microbiológico, as principais bactérias associadas aos táxons foram: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae e Uncultured Bacillus sp., sugerindo que nos RSU existem representantes ainda desconhecidos e/ou não isolados que estão relacionados aos processos de hidrólise, acidogênese e acetogênese na digestão anaeróbia dos resíduos.
ABSTRACT The knowledge of bacterial populations responsible for the biodegradation of solid waste disposed of in landfills can lead to the development of feasible technological alternatives for the treatment and stabilization of residues, resulting in positive impacts for the operation of landfills, energy recovery, public health and the environment. The objective of this work is to characterize the bacterial diversity associated to the biodegradation of grounded MSW in an experimental Cell in the city of Campina Grande-PB. The study covered the stages of construction, statistical planning of the districts of Campina Grande-PB for collection and filling of the experimental Cell with MSW. The DNA samples of the bacteria found in the MSW were extracted with the Power Soil DNA Isolation Kit, then the genetic analysis was performed with universal primers for bacteria via PCR and DGGE, and finally, genetic sequencing (16S RNA region). Following the microbiological examination, the main bacteria associated to the taxons were: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae, Uncultured Bacillus sp., suggesting that in the MSW there are still unknown and/or non-isolated representatives that are related to hydrolysis, acidogenesis and acetogenesis in the anaerobic digestion of the residues.
ABSTRACT
RESUMO As emissões fugitivas de biogás podem representar parcela significativa do fluxo de gases em aterros sanitários, inviabilizar o aproveitamento energético do metano (CH4), além de oferecer riscos à saúde ambiental das comunidades circunvizinhas ao empreendimento. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar as emissões fugitivas e os fatores que interferem no fluxo de biogás em camada de cobertura final (liner) de aterro sanitário. A área de estudo consistiu em uma célula de resíduos, com massa de 62.359,44 t de resíduos sólidos urbanos (RSU) depositados, no aterro sanitário de Campina Grande, Paraíba, Brasil. Nessa célula, foram realizadas medições das emissões fugitivas de biogás, por meio da metodologia de placa de fluxo estática, análises das concentrações de gases na interface solo-resíduo, utilizando dispositivos de medição de concentração de gases (DMC) e mapeamentos das emissões de gases na célula de resíduos, aplicando técnicas de interpolação de dados baseada na Krigagem. Foram verificados fluxos de CH4 e dióxido de carbono (CO2) variando de 0 a 0,09 e 24,62 a 331,31 g.m-2.dia-1, respectivamente. O percentual de retenção do CH4 e do CO2 pela liner foi elevado, acima de 95%, sendo influenciado principalmente pelo elevado grau de compactação (GC) médio obtido para a célula (91,84%) e pela eficiência do sistema de drenagem de gases. O mapeamento das emissões de biogás na célula de resíduos mostrou-se uma ferramenta importante na identificação das áreas com maior potencial de geração e de fluxo de biogás pela camada de cobertura.
ABSTRACT Fugitive biogas emissions can represent a significant part of the gas flow in landfills, make the methane (CH4) energy use unfeasible, and also pose risks to the environmental health of the surrounding communities. In this context, this work aimed to evaluate the fugitive emissions and the factors that interfere in the biogas flow in the final landfill liner. The study area consisted of a Waste Cell, with a mass of 62,359.44 t of MSW deposited at the Campina Grande Sanitary Landfill, Paraíba, Brazil. In this Cell, measurements of the fugitive emissions of biogas were carried out, using the static chamber methodology; analysis of the concentration of gases at the soil-waste interface, using Gas Concentration Measurement Devices (CMD); and mapping of the gas emissions in the Waste Cell, applying data interpolation techniques based on Kriging. Flows of CH4 and carbon dioxide (CO2) ranging from 0 to 0.09 and 24.62 to 331.31 g.m-2.day-1, respectively. The percentage of retention of CH4 and CO2 by the liner was high, above 95%, being influenced mainly by the high degree of average compaction obtained for the Waste Cell (91.84%) and by the efficiency of the gas drainage system. The mapping of biogas emissions in the Waste Cell proved to be an important tool in the identification of the areas with the greatest potential for biogas generation and flow through the cover liner.
ABSTRACT
RESUMO O monitoramento do metano (CH4) gerado em biorreatores permite avaliar o desenvolvimento da biodegradação anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos (RSO). O objetivo deste artigo foi avaliar as interposições ocasionadas por fatores físico-químicos nas concentrações de metano gerado em um biorreator de bancada preenchido com RSO provenientes de uma escola da cidade de Campina Grande (PB), Brasil. A metodologia empregada na pesquisa consistiu na confecção e instrumentação de um biorreator de bancada de 0,03 m3 de capacidade, no qual foi realizado o monitoramento das concentrações de metano, análise microbiológica e dos parâmetros físico-químicos durante um período de 355 dias. A partir da análise dos resultados, foi constatado que o pH esteve acima de 7,0 durante a maior parte do monitoramento, indicando que a alcalinidade apresentada pelo material utilizado no preenchimento do biorreator foi suficiente para impedir que o acúmulo de ácidos voláteis ocorrido na fase inicial do monitoramento acarretasse a desestabilização do sistema. Dessa forma, foi possível concluir que os parâmetros físico-químicos analisados contribuíram de forma satisfatória para a biodegradação dos resíduos, levando em consideração que as concentrações de metano atingiram os níveis esperados para esse tipo de reator, chegando a valores próximos a 60%.
ABSTRACT The monitoring of the methane (CH4) generated in bioreactors allows to evaluate the development of the anaerobic biodegradation of organic solid waste (OSW). The aim of this paper was to evaluate the interpositions caused by physicochemical factors in the methane concentrations generated on a bench bioreactor filled with OSW from a school in the city of Campina Grande (PB), Brasil. The methodology used in the research consisted in confection and instrumentation of a bioreactor of 0.03 m3 capacity, in which were carried out monitoring of methane concentrations, microbiological analysis and of the physical-chemical parameters during a period of 355 days. From the analysis of the results, was found that the pH was above 7.0, during for the most part of the monitoring, indicating that the alkalinity presented by the material used to fill the bioreactor was enough to impede the accumulation of volatile acids occurred in the initial phase of monitoring entailed the destabilization of the system. Thus, it was possible to concluded that the physical-chemical parameters analyzed contributed of satisfactory form for the biodegradation of the waste, leading in consideration that methane concentrations reached the levels expected for this type of reactor, reaching values close to 60%.
ABSTRACT
Em aterros de resíduos sólidos urbanos, os recalques – ou redução da altura e volume da massa de resíduos – ocorrem, principalmente, devido à degradação da matéria orgânica por microrganismos. O objetivo deste trabalho é analisar os recalques sob o aspecto microbiológico em uma célula experimental de resíduos sólidos urbanos localizada na Universidade Federal de Campina Grande, na Paraíba. O estudo abrangeu as etapas de construção, coleta, amostragem e enchimento da célula experimental com os resíduos sólidos de três bairros da cidade, baseados no critério de condição social, de modo a se obter uma amostra de resíduos representativa. A célula experimental foi instrumentada com medidores de recalque superficial e em profundidade para leitura do deslocamento vertical da massa aterrada. Foram observados ciclos de recalques seguidos de recalques zero, que são períodos de atividade microbiana intensa com aumento de vazios progressivos. De acordo com os estudos desenvolvidos neste trabalho, os recalques no interior da massa de resíduos devem ser compreendidos como resultado de atividade microbiana e comportamentos mecânicos, pois os períodos de recalques zero são consequência de atividade microbiana, bem como os períodos de recalques propriamente ditos.
In municipal solid waste landfills, the settlements – or reduction of height and volume of the solid waste mass – occur especially due to organic matter degradation by microorganisms. The purpose of this paper is to analyze the settlements according to the microbiological aspect in an experimental cell of municipal solid waste located in the Federal University of Campina Grande, Paraíba, Brazil. This study involved several stages as construction, collection, sampling and filling the experimental cell with the solid waste originated from three districts of Campina Grande city based on the criterion of social condition and in this way getting a representative solid waste sample. The experimental cell was instrumented with superficial and in depth settlements plates for the reading of vertical displacement landfilled mass. Cycles of settlements followed by zero settlements – periods of intense microbial activities and with an increase of progressive empty spaces – were observed. According to the studies developed in this paper, the settlements in the interior of the waste mass must be understood as the result of microbial activity and mechanical behavior, since the periods of zero settlements are a consequence of the microbial activity as well as the settlements periods.
ABSTRACT
Células experimentais (lisímetros) possibilitam entender o comportamento de aterros de RSU e representam uma técnica bastante interessante para obter parâmetros de projetos, dimensionamento e construção de aterros, além do mais pode fornecer contribuições na área de saneamento através de monitoramento de processos. O objetivo deste trabalho é avaliar o processo biodegradativo dos resíduos depositados em uma célula experimental correlacionando parâmetros como recalque, temperatura e contagem de microrganismos. O monitoramento mostrou que há uma relação entre estes parâmetros. Verificou-se que a temperatura no lisímetro variou no decorrer do processo possivelmente devido às mudanças de fases de decomposição dos resíduos. Os estudos vislumbram uma nova abordagem para recalques em RSU mostrando a ocorrência de três fazes distintas de deformações verticais e a íntima ligação de processos biodegradativos e aspectos mecânicos.
Experimental cells (lysimeters) make possible to understand the landfill behavior of MSW and represent a very interesting technique for the obtainment of projects parameters, design and constructions of landfills. Besides that, they provide contributions to the sanitation area through processes monitoring. The purpose of this paper is to evaluate the solid waste biodegradation process deposited in an experimental cell correlating parameters like settlement, temperature and microorganisms counting. The monitoring showed that there is a relation between these parameters. It was observed that the temperature in the lysimeter varied in the course of the process, possibly because of the changes in the stages of the solid waste decomposition. The studies descry a new approach to settlements in MSW showing that there are three different stages of vertical deformations and the close connection of biodegradation processes and mechanical aspects.