2.5.1 Introdução
O percolado ou lixiviado que preenche parte dos vazios deixados pela fração sólida e compõe a fase líquida de um aterro sanitário, constitui um efluente que exige cuidado especial devido ao seu elevado poder de contaminação ambiental sendo, sem dúvida, um dos maiores problemas relacionados à disposição dos resíduos em aterros.
O lixiviado pode ser definido como líquido que se infiltra através dos resíduos sólidos em decomposição e extrai materiais dissolvidos ou em suspensão, contendo produtos biológicos e constituintes químicos, resultando, portanto, da hidrólise de compostos orgânicos e da umidade do sistema.
2.5.2 Formação do lixiviado
Na maioria dos casos, o lixiviado é formado, principalmente, pelo líquido proveniente da própria umidade do lixo, de água que entra no aterro proveniente de fontes externas (drenagem superficial, chuva, águas superficiais e subterânea) e de água gerada no processo de decomposição biológica. De acordo com D’Almeida & Vilhena (2000), dentre as fontes que contribuem para a formação do lixiviado, a água da chuva, que percola através da camada de cobertura é, sem dúvida, a mais relevante.
A água que infiltra e eventualmente alcança o nível inferior do aterro representa o lixiviado, e a predição em longo prazo da quantidade e qualidade do lixiviado requer, portanto, a quantificação apropriada do fluxo de água e transporte de solutos dentro do aterro (Rosqvist et al., 2005). O potencial de formação do lixiviado pode ser avaliado através do balanço hídrico, ou seja, a diferença entre a soma de todas as frações de água que entram e saem do aterro, em um determinado intervalo de tempo.
A quantidade de lixiviado é equivalente ao excesso de água acima da capacidade do aterro de reter a umidade (TCHOBANOGLOUS et al., 1993) e pode ser estimado em função da capacidade de campo da massa de resíduos e das camadas de cobertura final e intermediárias. Ou seja, teoricamente, nenhum lixiviado será formado até, que a umidade do meio exceda a capacidade de campo, que de acordo com Velásquez et al. (2003) representa a quantidade de água provável que será retida pelos resíduos, antes da produção de lixiviado. De modo simplificado, a estimativa da produção de lixiviado em função da equação de balanço hídrico pode ser expressa pela Equação 2.9 cujos termos estão indicados na Figura
2.18. De acordo com Rosqvist et al. (1997) em aterros, a fração proveniente de água subterrânea pode ser desconsiderada no balanço hídrico.
L = (P + Wrs + Ws) – (R + Ev + Et + Wv + ΔWrs) ± ΔW + Rc (2.9)
Onde:
L = geração de lixiviado; P = precipitação;
Wrs = água proveniente dos resíduos e do solo de cobertura; Ws = água subterrânea;
Es = escoamento superficial; Ev = evaporação;
Et = evapotranspiração; Wv = vapor d’água;
ΔWrs = água retida nos resíduos e no solo de cobertura;
ΔW = consumo/produção de água proveniente de reações bioquímicas; Rc = recirculação de líquidos.
2.5.3 Características do lixiviado
O estudo da composição de lixiviados tem sido objeto de diversas pesquisas, porque é um efluente que requer tratamento especial e, geralmente, é um dos maiores problemas enfrentados em um aterro sanitário. Este líquido contém, em concentrações variadas, compostos orgânicos polares, apolares, além de metais pesados que podem contaminar o meio ambiente e ser tóxicos aos seres vivos (PALMISANO & BARLAZ, 1996; YASUHARA et al., 1997 apud OLIVEIRA & JUCÁ, 2004). Além disso, o estudo da evolução das características desse efluente ajuda a compreender e monitorar a evolução do processo de degradação dos resíduos. Conforme citado anteriormente, admite-se que a biodegradação dos resíduos em aterros ocorre em cinco fases distintas e, de acordo com Warith et al. (2005) a geração e as características do lixiviado produzido variam de uma fase para outra e refletem os processos atuantes dentro do aterro.
Na literatura, são encontrados estudos em escala de campo e de laboratório desenvolvidos há bastante tempo para investigar a produção de lixiviado em aterros a exemplo dos trabalhos de Fungaroli & Steiner (1971) e Farquar & Rovers (1973). No início da década de 1970, os estudos sobre a qualidade do lixiviado se focaram na caracterização de seus componentes, evoluindo, mais tarde, para a identificação dos fatores que influenciam sua composição. Atualmente, os estudos têm apontado para a identificação e a avaliação da periculosidade dos seus componentes (CHRISTENSEN et al., 2001; SCHUELER, 2005), e os programas de monitoramento de lixiviado em aterros incluem, normalmente, análises de contaminantes orgânicos e inorgânicos (BENSON et al., 2007).
O lixiviado é composto de um grande número de substâncias orgânicas e inorgânicas e cujas concentrações dependem de vários fatores como idade do aterro (VADILLO et al., 1999; REITZEL et al., 1992; KJELDSEN et al., 2003; BENSON, et al., 2007) hidrologia, natureza dos resíduos, teor de umidade inicial e características do aterro (QUASIN & CHIANG, 1994; TCHOBANOGLOUS et al. 1993; SANCHES-LEDESMA et al., 1993). Os componentes do lixiviado podem ser enquadrados em quatro grupos distintos (CHRISTENSEN et al., 2001 citados por SCHUELER, 2005): material orgânico dissolvido, macrocomponentes inorgânicos, metais pesados e componentes orgânicos xenobióticos de origem doméstica ou químico-industrial.
Dentre os componentes orgânicos encontrados em concentrações mais elevadas, geralmente estão os ácidos graxos voláteis (a exemplo dos ácidos acético, propiônico e butírico), produzidos durante a decomposição de lipídios, proteínas e carboidratos
(ALBAIGES et al., 1986; SCHULTZ & KJELDSEN, 1986). Os hidrocarbonetos aromáticos, como benzeno, xilenos e tolueno, são freqüentemente encontrados em baixas concentrações (SCHULTZ & KJELDSEN, 1986; HARMSEN, 1983).
Os teores dos compostos orgânicos principais estão relacionados à atividade microbiológica e a processos físico-químicos dentro do aterro. Estudos indicam que as concentrações relativas de componentes orgânicos do lixiviado diminuem com o tempo na seguinte ordem: ácidos graxos voláteis livres, aldeídos de baixo peso molecular, aminoácidos, carboidrato, peptídeos, ácidos húmicos, componentes fenólicos e ácidos fúlvicos (REINHART & GROSH, 1998). Portanto, a sua biodegradabilidade diminuiria com o tempo, principalmente pela presença dos ácidos húmicos e fúlvicos, que são de difícil degradação (TCHOBANOGLOUS et al., 1993).
No que se refere aos metais, pode-se dizer que freqüentemente é encontrada uma grande variedade de metais pesados em amostras de lixiviados de aterro de RSU, incluindo zinco, cobre, cádmio, chumbo, níquel, cromo e mercúrio, dentre outros. A liberação desses metais ocorre em função do fluxo e das características do lixiviado, como pH, e a concentração de agentes de complexação (LU et al., 1985). Entretanto, de acordo com Ehrig (1989), as concentrações de metais pesados nos efluentes líquidos provenientes de aterros geralmente são baixas, e o maior risco de contaminação ambiental por esses elementos deve- se a processos de acumulação. Dentre os constituintes inorgânicos que ocorrem com maior freqüência e em concentrações relativamente altas, estão os íons Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4 +,
Fe2+, Mn2+, Cl-, SO42- (TCHOBANOGLOUS et al., 1993).
A Tabela 2.12 apresenta dados da composição de lixiviados procedentes de aterros novos com menos de dois anos, aterros com cinco anos e aterros considerados maduros com mais de dez anos.
Tabela 2.12 - Dados da composição de lixiviados procedentes de aterros de diferentes idades. Parâmetros (mg/L) Aterro com 1 ano Aterro com menos de 2 anos Aterro com 5 anos Aterro com mais de 10 anos DBO5 7500 - 28000 2.000 – 30.000 4000 100 - 200 DQO 10000 - 40000 3.000 – 60.000 8000 100 - 500
Carbono orgânico total - 1.500 – 20.000 - 80 - 160
Sólidos totais suspensos 100 - 700 200 – 2.000 - 100 - 400
Sólidos totais dissolvidos 10000 - 14000 - 6794 -
Nitrogênio orgânico - 10 - 800 - 80 - 120 Nitrogênio amoniacal 56 - 482 10 - 800 - 20 - 40 Nitrato 0,2 – 0,8 5 - 40 0,5 5 - 10 Alcalinidade (CaCO3) 800 - 4000 1000 - 10000 5810 200 - 1000 *Condutividade 600 - 9000 - - - **pH 5,2 – 6,4 4,5 – 7,5 6,3 6,6 – 7,5 Fósforo total 25 – 35 5 –100 12 5 - 10 Cálcio 900 - 1700 200 - 3000 308 100 - 400 Magnésio 160 - 250 50 - 1500 450 50 - 200 Potássio 295 - 310 200 - 1000 610 50 - 400 Sódio 450 - 500 200 - 2500 810 100 - 200 Cloro 600 - 800 200 - 3000 1330 100 - 400 Sulfatos 400 – 650 50 - 1000 2 20 - 50 Ferro total 21- - 325 50 - 1200 6,3 20 - 200 Manganês 75 - 125 - 0,06 - Cádmio - - <0,05 - Cobre - - < 0,5 - Chumbo - - 0,5 - Níquel - - _ - Zinco 10 - 30 - 0,4 -
Fonte: Tchobanoglous et al. (1993); Quasim & Chiang (1994). * μmho/cm; ** adimensional.