De acordo com Souza (2005), as fases de degradação dos resíduos sólidos podem ser classificadas da seguinte maneira: Fase I: Degradação aeróbica ou Hidrólise; Fase II: Hidrólise e Fermentação; Fase III: Acetogênica; Fase IV: Metanogênica; Fase V: Oxidação.
Fase I - Esta fase de decomposição pode durar apenas alguns dias ou semanas, dependendo da disponibilidade de oxigênio no meio. Os microrganosmos são do tipo aeróbio e eles metabolizam o oxigênio disponível e uma fração orgânica dos resíduos para produtos simples como: hidrocarbonetos, dióxidos de carbonos, água e calor (IPT, 2000). O calor gerado pela reação de degradação exotérmica pode aumentar a temperatura dos resíduos para valores elevados. A água e o ácido carbônico são os principais produtos, com dióxido de carbono liberado como gás ou absorvido pelo resíduo para formar ácido carbônico que aumentam a acidez dos lixiviados. O chorume produzido durante esta fase inicial é provavelmente resultado de umidade aterrada com os resíduos sólidos durante a compactação e construção das células (MÁXIMO, 2007).
Fase II - Esta fase inicia-se à medida que o oxigênio vai desaparecendo dos resíduos depositados. A decomposição aeróbia pode continuar a existir nas camadas superiores da célula, pois há intrusão de ar. Como a capacidade de transporte de ar dentro da célula é baixa, mesmo que haja intrusão, a decomposição aeróbia continua responsável por apenas uma pequena parcela da decomposição biológica dos resíduos (McBEAN; ROVERS; FARQUHAR, 1995). Ocorre a hidrólise e a fermentação, onde os micro- organismos presentes são facultativos, e podem suportar a condição de redução do oxigênio. Carboidratos, proteínas e lipídios sendo hidrolisados para açúcares, que
favorecem a decomposição do dióxido de carbono, hidrogênio, amônia e ácidos orgânicos. Os lixiviados gerados contêm nitrogênio amoniacal em alta concentração. Os principais ácidos orgânicos são: acético, propiônico, butírico, lático, fórmico e derivados de ácidos. A temperatura varia entre 30 e 50 °C durante esta fase. Este é o momento de maior biodegradabilidade de lixiviado, ou seja, em que ele apresenta maior razão DBO/DQO (CASTILHOS Jr et al., 2003). Os valores de DBO podem superar 10.000 mgL-1 e a razão DBO/DQO fica entre 0,4 e 0,8. Os produtos formados pela decomposição levam o pH a baixar, alcançando valores entre 4,5 e 7,5. O pH baixo eleva a solubilidade de metais como ferro, cálcio, magnésio, zinco e estrôncio tornando-os, mais agressivo quimicamente (EHRIG, 1983).
Fase III - Acetogênica: O ácido orgânico formado na fase II é convertido por micro- organismos acetogênicos para ácido acético e derivados, dióxido de carbono e hidrogênio durante as condições anaeróbicas. Outros organismos convertem hidrocarbonetos diretamente para ácido acético na presença de dióxido de carbono e hidrogênio. As condições ácidas desta fase aumentam a solubilização dos íons metálicos e aumentam as concentrações no lixiviado. Os ácidos orgânicos se misturam com a água percolada pela massa de lixo, fazendo com que o pH do chorume caia consideravelmente, para valores que podem variar de 4 a 6 (RODRIGUES, 2004).
Fase IV - Metanogênica: Esta é a principal fase da produção de gás, na qual, são gerados aproximadamente 60 % de metano e 40 % de dióxido de carbono. Nesta fase, os compostos orgânicos formados na fase acetogênica começam a ser consumidos por micro- organismos estritamente anaeróbios. Conforme os ácidos voláteis vão sendo consumidos, o valor do pH volta a subir, favorecendo o aparecimento desses organismos que se desenvolvem preferencialmente em meios com pH próximo ao neutro. Nessa condição, a divisão do valor da DBO pelo valor de demanda química de oxigênio (DQO) resulta em valores mais baixos, o que significa menor capacidade de biodegradação do chorume. Isso ocorre porque nessas condições, há um acúmulo, no chorume, de ácidos fúlvicos e húmicos, de difícil degradação biológica, os quais contribuem para a coloração escura do chorume (MEIRA, 2003). Os micro-organismos envolvidos nesta fase são as bactérias mesofílicas, que são ativadas na faixa de temperatura de 30 ºC a 35 ºC e as bactérias termofílicas, que são ativadas na faixa de temperatura de 45 ºC a 65 ºC. Esta fase pode ser a mais longa ocorrida no aterro, variando entre seis meses até vários anos. Concentrações significantes de metano são geradas entre 3 e 12 meses, dependendo do desenvolvimento
dos produtos da degradação dos resíduos. A produção de gás pode continuar por um período entre 15 e 30 anos depois da deposição dos resíduos sólidos, dependendo dos resíduos e das características locais do aterro. Nesta fase, sulfatos e nitratos são reduzidos para sulfitos e amônia.
Fase V - Oxidação: Ocorre durante o estágio de estabilização final no aterro, os nutrientes e substratos disponíveis tornam-se limitados e a atividade biológica é reduzida. A produção de gás diminui e os lixiviados permanecem com concentrações mais baixas.
A Figura 13 apresenta as fases de estabilização descritas, observadas em um aterro experimental em escala piloto, onde usou-se o reciclo de lixiviado para promover a aceleração do processo (POHLAND; HARPER, 1986).
FIGURA 13- Variação dos parâmetros durante as fases de estabilização da matéria orgânica.
Fonte: Pohland; Harper (1985); Moraiva, (2007).
Nas etapas apresentadas, de degradação biológica do chorume e estabilização da matéria orgânica, a fase IV, é a mais viável para aplicar os Processos Oxidativos Avançados. Nessa condição, a razão do valor da DBO pelo valor de demanda química de oxigênio (DQO) resulta em valores mais baixos, o que faz com que o chorume tenha uma coloração escura e menor degradação biológica.
Segundo Castilho Jr. (2006); Peixoto et al. (2008), as concentrações de DBO e DQO tendem a sofrer reduções ao longo da degradação dos resíduos aterrados, ou seja, ao longo dos anos. A DBO decresce mais rapidamente em relação à DQO, que permanece no lixiviado devido à matéria orgânica dificilmente degradável.