Eficiência de biowindows para mitigação das emissões fugitivas de metano em aterros sanitários de regiões semiáridas.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SANTOS, Jeovana Jisla das Neves.
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/33527
Resumo: Biossistemas de Oxidação Passiva de Metano fundamentam-se na otimização de condições geotécnicas das camadas de cobertura de aterros sanitários para que os processos de oxidação e redução das emissões de metano ocorram e envolvem biowindow, biofiltro e biocobertura. Estudos destes sistemas em regiões de clima semiárido ainda são incipientes, principalmente no Brasil. Dessa forma, o objetivo deste trabalho consiste em investigar a eficiência de biowindows para mitigação das emissões de metano em aterros sanitários de regiões semiáridas. A área de estudo foi um Aterro Sanitário localizado no semiárido brasileiro, e a metodologia envolveu três etapas. Inicialmente foi feito um Estudo-base das emissões de metano e dióxido de carbono na camada de cobertura da Célula 1 do Aterro Sanitário, para verificação de locais de maiores emissões (hotspots) de gases e direcionamento de área para análise da redução das emissões de metano. Em laboratório, foram realizados ensaios de caracterização geotécnica, físico-química, permeabilidades à água e ao ar e análises de sucção das amostras de solo, coletadas da camada de cobertura da Célula 1, composto orgânico e misturas de solo e composto orgânico, nas proporções, em peso, de 3:1, 1:1 e 1:3. Em campo, na área definida pelo Estudobase, foi realizada a instalação de duas biowindows, Bio1, com camada de oxidação composta de solo e mistura solo-composto orgânico, e Bio2, com camada de oxidação composta apenas de solo local. Os resultados do Estudo-base indicaram que as emissões de metano variaram de 0 a 386,7 g.m-2.dia-1, associadas a ocorrência de menor grau de compactação e valores elevados de grau de saturação e umidade do solo, no ponto de maior emissão de metano. A mistura 3:1 se enquadrou na maioria dos critérios de normativas nacionais e internacionais para camadas de cobertura de aterros sanitários. Verificou-se uma alta variabilidade espacial na área de mitigação, com os fluxos de metano na base muito maiores para a Bio1. A eficiência média de oxidação de metano para a Bio1 foi de 85%, enquanto para a Bio2 foi de 96%, e a Bio1 apresentou uma boa resiliência no funcionamento, mesmo após eventos de altos fluxos de base de metano ou de maior volume de chuva acumulado. A zona de oxidação de metano para a Bio1 ocorreu entre as profundidades de 0,10m e 0,30m, nos períodos seco e chuvoso, e entre 0,10 e 0,50m, para a Bio2, no período chuvoso. A identificação de maior emissão de metano, por meio do Estudo-base, direcionou o local na camada de cobertura para intervenção com biowindow. Além disso, a eficiência das biowindows relacionou-se a maiores fluxos de entrada de metano e volume de chuva acumulado nos 3 dias anteriores às medições, que foi testificado pelas análises estatísticas. A eficiência do Biossistema pode ser explicada pela capacidade oxidativa ao longo do período monitorado, associada à adequação dos materiais a parâmetros geotécnicos, bem como adaptabilidade às condições da região estudada.
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Dessa forma, o objetivo deste trabalho consiste em investigar a eficiência de biowindows para mitigação das emissões de metano em aterros sanitários de regiões semiáridas. A área de estudo foi um Aterro Sanitário localizado no semiárido brasileiro, e a metodologia envolveu três etapas. Inicialmente foi feito um Estudo-base das emissões de metano e dióxido de carbono na camada de cobertura da Célula 1 do Aterro Sanitário, para verificação de locais de maiores emissões (hotspots) de gases e direcionamento de área para análise da redução das emissões de metano. Em laboratório, foram realizados ensaios de caracterização geotécnica, físico-química, permeabilidades à água e ao ar e análises de sucção das amostras de solo, coletadas da camada de cobertura da Célula 1, composto orgânico e misturas de solo e composto orgânico, nas proporções, em peso, de 3:1, 1:1 e 1:3. Em campo, na área definida pelo Estudobase, foi realizada a instalação de duas biowindows, Bio1, com camada de oxidação composta de solo e mistura solo-composto orgânico, e Bio2, com camada de oxidação composta apenas de solo local. Os resultados do Estudo-base indicaram que as emissões de metano variaram de 0 a 386,7 g.m-2.dia-1, associadas a ocorrência de menor grau de compactação e valores elevados de grau de saturação e umidade do solo, no ponto de maior emissão de metano. A mistura 3:1 se enquadrou na maioria dos critérios de normativas nacionais e internacionais para camadas de cobertura de aterros sanitários. Verificou-se uma alta variabilidade espacial na área de mitigação, com os fluxos de metano na base muito maiores para a Bio1. A eficiência média de oxidação de metano para a Bio1 foi de 85%, enquanto para a Bio2 foi de 96%, e a Bio1 apresentou uma boa resiliência no funcionamento, mesmo após eventos de altos fluxos de base de metano ou de maior volume de chuva acumulado. A zona de oxidação de metano para a Bio1 ocorreu entre as profundidades de 0,10m e 0,30m, nos períodos seco e chuvoso, e entre 0,10 e 0,50m, para a Bio2, no período chuvoso. A identificação de maior emissão de metano, por meio do Estudo-base, direcionou o local na camada de cobertura para intervenção com biowindow. Além disso, a eficiência das biowindows relacionou-se a maiores fluxos de entrada de metano e volume de chuva acumulado nos 3 dias anteriores às medições, que foi testificado pelas análises estatísticas. A eficiência do Biossistema pode ser explicada pela capacidade oxidativa ao longo do período monitorado, associada à adequação dos materiais a parâmetros geotécnicos, bem como adaptabilidade às condições da região estudada.Passive Methane Oxidation Biosystems are based on the optimization of geotechnical conditions of landfill cover layers for the oxidation process and mitigation of methane emissions to occur and involve biowindow, biofilter and biocover. Studies of these systems in semi-arid regions are still incipient, especially in Brazil. Thus, the objective of this work is to investigate the efficiency of biowindows for mitigation of methane emissions in landfills in semi-arid regions. The study area was a landfill located in the Brazilian semi-arid region, and the methodology involved three steps. Initially, a baseline study of methane and carbon dioxide emissions was carried out in the cover layer of Cell 1 of the Landfill, to verify the locations of higher emissions (hotspots) of gases and targeting of areas for mitigation of methane emissions. In the laboratory, tests were carried out on geotechnical, physical and chemical characterizations, water and air permeability, and suction analyses of soil samples collected from the cover layer of the Landfill, organic compost, and mixtures of soil and organic compost, in the weight proportions of 3:1, 1:1, and 1:3. In the field, in the area defined by the base study, two biowindows were installed, Bio1, with an oxidation layer composed of soil and soilorganic-compost mixture, and Bio2, with an oxidation layer composed only of local soil. The results of the baseline study indicated that methane emissions ranged from 0 to 386.7 g.m-2 day1 , associated with a lower degree occurrence of compaction and high degrees of saturation and soil moisture at the point of the highest methane emission. The 3:1 mix met most of the criteria of national and international standards for landfill cover layers. There was high spatial variability in the mitigation area, with the base methane fluxes much higher for Bio1. The average methane oxidation efficiency for Bio1 was 85%, while for Bio2 it was 96%, and Bio1 showed good resilience in operation even after events of high methane base flows or higher accumulated rainfall volume. The methane oxidation zone for Bio1 occurred between the depths of 0.10m and 0.30m in the dry and rainy periods, and between 0.10 and 0.50m for Bio2 in the rainy period. The identification of the highest methane emissions through the baseline study led to the site in the roof layer being targeted for biowindow intervention. In addition, the efficiency of the biowindows was related to higher methane input fluxes and accumulated rainfall volume in the 3 days prior to the measurements, which was tested by statistical analyses. The efficiency of the biosystem can be explained by the oxidative capacity over the period monitored, associated with the suitability of the materials to geotechnical parameters, as well as adaptability to the conditions of the region studied.CapesUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRNPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTALUFCGMONTEIRO, Veruschka Escarião Dessoles.MONTEIRO, V. E. D.http://lattes.cnpq.br/6102407715279049MELO, Márcio Camargo de.MELO, Marcio Camargo de.http://lattes.cnpq.br/1108807754131336PAIVA, William de.SANTOS , Gerson Marques dos.CONSOLI , Nilo Cesar.MARINHO, Fernando Antônio Medeiros.SANTOS, Jeovana Jisla das Neves.2023-07-282023-12-11T18:06:58Z2023-12-112023-12-11T18:06:58Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/33527SANTOS, Jeovana Jisla das Neves. Eficiência de biowindows para mitigação das emissões fugitivas de metano em aterros sanitários de regiões semiáridas. 2023. 161 f. 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