USO SUSTENTÁVEL DE RESÍDUOS ORGÂNICOS EM BIOCOBERTURAS PARA REDUÇÃO DE EMISSÕES DE METANO EM ATERROS SANITÁRIOS E ENCERRAMENTO DE LIXÕES
DOI:
https://doi.org/10.56238/revgeov17n4-050Palavras-chave:
Biocoberturas, Composto Orgânico, Resíduos Sólidos Urbanos, Emissões de Metano, Encerramento de Lixões, CompactaçãoResumo
Os resíduos sólidos urbanos (RSU), quando dispostos inadequadamente em lixões a céu aberto ou em aterros sanitários sem cobertura final eficiente, liberam gás metano — um gás do efeito estufa com potencial de aquecimento global 28 vezes superior ao dióxido de carbono. As biocoberturas constituem uma solução ambientalmente sustentável e economicamente viável para mitigar essas emissões, especialmente por permitirem o reaproveitamento de resíduos orgânicos compostados como material de cobertura com função de filtro de oxidação microbiológica do metano. O presente artigo apresenta um estudo teórico e experimental sobre o uso de misturas de solo e composto orgânico derivado de resíduos de frutas, legumes e verduras (FLV), em proporções de 25% e 50% em peso, para aplicação em biocoberturas de depósitos de RSU. Com base em ensaios de compactação em quatro energias e em ensaios de permeabilidade ao ar e à água em permeâmetro de parede flexível, são discutidos os fundamentos que regem o comportamento hidráulico e físico-químico desses materiais, os requisitos normativos nacionais e internacionais, e os critérios para a definição de uma região aceitável de compactação. Os resultados mostram que a incorporação de composto orgânico ao solo reduz o coeficiente de permeabilidade à água — variando entre 3,36×10⁻⁸ m/s e 5,32×10⁻¹⁰ m/s — ao mesmo tempo que aumenta a porosidade aerada, favorecendo as trocas gasosas essenciais à oxidação microbiana do CH₄. A definição de uma energia mínima de compactação de 252 kJ/m³ (≈ 43% do ensaio Proctor Normal), com grau de compactação mínimo de 90%, garante simultaneamente controle do fluxo de água e aeração suficiente. Os resultados apontam o composto orgânico de resíduos FLV como material promissor para biocoberturas e para o encerramento de lixões, com potencial de geração de créditos de carbono.
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Referências
ABNT — ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13896: Aterros de resíduos não perigosos — Critérios para projeto, implantação e operação. Rio de Janeiro: ABNT, 1997.
ABNT. NBR 7182: Solo — Ensaio de compactação. Rio de Janeiro: ABNT, 2025.
ABNT. NBR 13999: Papel, cartão, pastas celulósicas e madeira — Determinação do resíduo (cinza) após a incineração a 525ºC. Rio de Janeiro: ABNT, 2017.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE EMPRESAS DE LIMPEZA PÚBLICA E RESÍDUOS ESPECIAIS (ABRELPE). Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil 2018/2019. São Paulo: ABRELPE, 2019.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE RESÍDUOS E MEIO AMBIENTE (ABREMA). Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2025. São Paulo: ABREMA, 2025.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA DE RESÍDUOS (ABREN). 2º Webinar ABREN: Biogás, Biometano e WTE. Disponível em: https://abren.org.br/page/2/. Acesso em: 4 mai. 2020.
ABICHOU, T.; BENSON, C. H.; EDIL, T. B. Foundry Green Sands as Hydraulic Barriers: Field Study. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, v. 128, n. 3, p. 206-215, 2002.
ALCÂNTARA, P. B. Avaliação da influência da composição dos resíduos sólidos urbanos no comportamento de aterros simulados. 2007. 366 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) — UFPE, Recife, 2007.
BENSON, C. H.; OTHMAN, M. A. Hydraulic and Mechanical Characteristics of a Compacted Municipal Solid Waste Compost. Waste Management & Research, v. 11, n. 2, p. 127-142, 1993.
BENSON, C. H.; ZHAI, H.; WANG, X. Estimating Hydraulic Conductivity of Compacted Clay Liners. Journal of Geotechnical Engineering, v. 120, n. 2, p. 366-387, 1994.
BOSCOV, M. E. G. Geotecnia Ambiental. 1. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2008.
BROOKS, R. H.; COREY, A. T. Properties of porous media affecting fluid flow. Journal of the Irrigation and Drainage Division, v. 92, p. 61-88, 1966.
BUSNELLO, F. J. et al. pH e granulometria em compostagem de pequena escala com diferentes fontes de resíduos. In: Congresso Brasileiro de Agroecologia, 8., 2013. Anais [...]. CBA, 2013.
CAICEDO, B. Geotechnics of Roads: Fundamentals. Leiden: CRC Press, 2019.
CHEN, Hengyang; WU, Zhaoceng; TONG, Xue; et al. Nitrate amendment improving the stability of methane oxidation in landfill biocover soils. Environmental Research, v. 290, p. 123507, 2026.
COSSU, R.; MUNTONI, A.; CAPPAI, G. Tecniche di copertura finale delle discariche. In: Seminario Internazionale "La progettazione delle nuove discariche e la bonifica di quelle vecchie". Padova, 2000.
COSSU, R.; STEGMANN, R. Solid Waste Landfilling: Concepts, Processes, Technologies. Elsevier, 2018.
DA SILVA VAN TIENEN, Yankha Myllena; DE LIMA, Gabriel Menon; MAZUR, Douglas Luiz; et al. Methane oxidation biosystem in landfill fugitive emissions using conventional cover soil and compost as alternative substrate—a field study. Clean Technologies and Environmental Policy, v. 23, n. 9, p. 2627–2637, 2021.
DANIEL, D. E.; BENSON, C. H. Water Content-Density Criteria for Compacted Soil Liners. Journal of Geotechnical Engineering, v. 116, n. 12, p. 1811-1830, 1990.
DANIEL, D. E.; WU, Y. Compacted Clay Liners and Covers for Arid Sites. Journal of Geotechnical Engineering, v. 119, n. 2, p. 223-237, 1993.
DIAZ, L. F.; DE BERTOLDI, M.; BIDLINGMAIER, W. Compost Science and Technology. Amsterdam: Elsevier, 2007.
DNIT — DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNER-ME 162: Solo — ensaio de compactação utilizando amostras trabalhadas. Rio de Janeiro, 1994.
GARBO, F.; COSSU, R. Landfill cover systems — an overview. In: Sardinia 2017 / Sixteenth International Waste Management and Landfill Symposium. Cagliari, 2017.
GEBERT, J.; GROENGROEFT, A.; PFEIFFER, E.-M. Relevance of soil physical properties for the microbial oxidation of methane in landfill covers. Soil Biology & Biochemistry, v. 43, n. 9, p. 1759-1767, 2011.
GOMES, G. J. C. Comportamento de misturas de solo e composto orgânico para dimensionamento de camadas de cobertura de depósitos de resíduos sólidos urbanos. 2018. 72 f. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) — UFPE, Recife, 2018.
GOMES, G. J. C. Análise da adição de composto orgânico para dimensionamento de biocoberturas em aterro sanitário. 2020. 135 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.
GOMES, G. J. C.; JUCÁ, J. F. T. Controle de compactação para bases e coberturas de aterros sanitários e encerramento de lixões. Anais. Congresso brasileiro de geotecnia ambiental, 10.; Congresso brasileiro de geossintéticos, 9. Salvador: ABMS, 2023. p. 201-206.
GUPTA, S. C. et al. Influence of Corn Residue on Compression and Compaction Behavior of Soils. Soil Science Society of America Journal, v. 51, n. 1, p. 207-212, 1987.
HUBER-HUMER, M.; AMANN, A. et al. Leitfaden Methanoxidationsschichten. ÖVA, Wien, 2008.
HUBER-HUMER, M.; RÖDER, S.; LECHNER, P. Approaches to assess biocover performance on landfills. Waste Management, v. 29, n. 7, p. 2092-2104, 2009.
HUBER-HUMER, M.; TINTNER, J.; BÖHM, K.; LECHNER, P. Scrutinizing compost properties and their impact on methane oxidation efficiency. Waste Management, v. 31, n. 5, p. 871-883, 2011.
HUMER, M.; LECHNER, P. Design of a Landfill Cover Layer to Enhance Methane Oxidation: Results From a Two Year Field Investigation. In: Sardinia 2001 / Eighth International Waste Management and Landfill Symposium. Cagliari, 2001.
HUSE, K. Estudo da influência da adição de bentonita em um solo areno-siltoso para uso como cobertura de aterros. 2007. 138 f. Dissertação (Mestrado) — UFRJ, Rio de Janeiro, 2007.
IBAM — INSTITUTO BRASILEIRO DE ADMINISTRAÇÃO MUNICIPAL. Manual de Gerenciamento Integrado de Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro: IBAM, 2001.
IGNATIUS, S. G. Fluxo Unidirecional de Gás Através de um Solo Compactado. 1999. 337 f. Tese (Doutorado) — USP, São Paulo, 1999.
IPCC — INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE. Climate Change and Land: An IPCC Special Report. Geneva, 2019.
ISWA — INTERNATIONAL SOLID WASTE ASSOCIATION. Climate Benefits due to Dumpsite Closure. Rotterdam, 2019.
JUCÁ, J. F. T.; MACIEL, F. J. Gas Permeability of a Compacted Soil Used in a Landfill Cover Layer. In: Fourth International Conference on Unsaturated Soils. [s.l.], 2006. p. 1535-1546.
KHOSHAND, A.; FALL, M. Geotechnical Characterization of Compost Based Biocover Materials. Geotechnical and Geological Engineering, v. 32, n. 2, p. 489-503, 2014.
KJELDSEN, Peter; KISSAS, Konstantinos; SCHEUTZ, Charlotte. Do compost-based landfill biocover systems designed for methane oxidation emit nitrous oxide in significant amounts? Waste Management, v. 190, p. 506–510, 2024.
KORMI, T. et al. Using methane biological oxidation in soil as a tool to finance closure of dumpsites across the Mediterranean Basin. Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration, n. 6, 2018.
KRIIPSALU, Mait; SOMANI, Mohit; PEHME, Kaur; et al. Performance of biocover in controlling methane emissions from landfill: A decade of full-scale investigation. Process Safety and Environmental Protection, v. 172, p. 486–495, 2023.
LAMBE, T. W. The Structure of Compacted Clay. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division ASCE, v. 84, p. 1-35, 1958.
MESRI, G.; OLSON, R. E. Mechanisms controlling the permeability of clays. Clays and Clay Minerals, v. 19, n. 3, p. 151-158, 1971.
MOR, S. et al. Municipal solid waste characterization and its assessment for potential methane generation. Science of The Total Environment, v. 371, p. 1-10, 2006.
MOUSSAI, B. Influence of compaction conditions on the hydraulic conductivity of silty clay soils. Geotechnical and Geological Engineering, v. 36, 2018.
MÜLLER, W.; WÖHLECKE, A. Monitoring of landfill cover systems. In: Sardinia 2019. Cagliari, 2019.
MUNDELL, J. A.; BAILEY, B. The design and testing of a compacted clay barrier layer to limit percolation through landfill covers. In: JOHNSON, A. I. et al. (Eds.). Hydraulic Barriers in Soil and Rock. ASTM, 1985. p. 246-262.
NAGARAJ, T. S. et al. Compressibility and permeability of natural soft clays and compression. Canadian Geotechnical Journal, v. 43, p. 1273-1288, 2006.
NEMES, A. et al. Soil water retention and hydraulic conductivity. In: HILLEL, D. (Ed.). Encyclopedia of Soils in the Environment. Elsevier, 2005.
OHU, J. O. et al. Effect of organic matter on soil physical and hydraulic properties of compacted soils. In: International Conference on Food Engineering and Biotechnology. Bangkok, 2009.
PEDERSEN, G. B. Landfill gas emissions and the effect of methane oxidation in the landfill cover. 2010. PhD Thesis — Technical University of Denmark. Lyngby, 2010.
PEDERSEN, G. B. et al. Methane oxidation efficiency in passive biocovers. Waste Management, v. 31, n. 5, p. 916-925, 2011.
RAJESH, S. et al. Behavior of compacted fine-grained soils in landfill covers: A review. Environmental Earth Sciences, 2014.
RAJESH, S. et al. Intrinsic air permeability of compacted fine-grained soils. Engineering Geology, v. 213, p. 41-50, 2016.
RONCATO, C. D. L.; CABRAL, A. R. Evaluation of two biocovers for methane oxidation. Journal of Environmental Engineering, v. 138, n. 2, p. 164-173, 2012.
SAFARI, A. et al. Methane oxidation in different types of biocovers. Waste Management, 2017.
SALIM, S. Methane oxidation in landfill cover soils. 2011. PhD Thesis — TU Wien, Vienna, 2011.
SCHEUTZ, C. et al. Microbial methane oxidation processes and technologies for mitigation of landfill gas emissions. Waste Management & Research, v. 27, n. 5, p. 409-455, 2009.
SCHIRMER, Waldir Nagel; GUERI, Matheus Vitor Diniz; SANTOS, Liliana Andréa Dos; et al. Biossistemas aplicados à mitigação de metano em emissões fugitivas de aterros sanitários: uma breve revisão. Revista Principia - Divulgação Científica e Tecnológica do IFPB, v. 60, n. 3, p. 977, 2023.
U.S. EPA — UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Solid Waste Disposal Facility Criteria. Washington, D.C., 2020.
VAN GENUCHTEN, M. T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal, v. 44, n. 5, p. 892-898, 1980.
VAN VERSEVELD, C. J. W.; GEBERT, J. Effect of compaction and soil moisture on the effective gas permeability and its use to predict the flow regime for methane oxidation in landfill cover soils. Waste Management, v. 107, p. 264-273, 2020.
VISVANATHAN, C. et al. Landfill gas emission control by methane oxidizing bacteria (MOB): a review. ASCE Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management, v. 3, n. 2, p. 61-72, 1999.