Teses de doutorado


Ándre Vinícius Azevedo Borgatto
Tese Andre Borgatto

Estudo dos parâmetros de resistência de resíduos sólidos tratados por processo mecânico biológico. 2010. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

No dia 02 de agosto de 2010 foi sancionada a Lei n° 12.305 que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Na referida lei, têm-se como item componente a disposição final ambientalmente adequada para os RSU. No Brasil, os aterros de resíduos representam a solução para a disposição final dos RSU gerados, seja por meio de aterros sanitários ou aterros controlados. Para uma disposição ambientalmente adequada dos RSU em um aterro faz-se necessário o conhecimento de suas propriedades geomecânicas como assunto estudado no presente trabalho. Este trabalho apresenta uma série de resultados obtidos por meio de investigações das propriedades geomecânicas de resíduos sólidos pré-tratados. Dentre estas estão à distribuição dos grupos de substâncias (composição gravimétrica), classificação morfológica, compactação e principalmente um estudo dos parâmetros de resistência ao cisalhamento levando-se em consideração as parcelas dos RSU advindas do atrito (coesão e ângulo de atrito) e do reforço (coesão das fibras). Observou-se pelos resultados obtidos que, principalmente nas amostras de RSU frescos pós-tratamento mecânico, a propriedade de reforço mostrou-se bastante atuante devido à maior quantidade de componentes fibrosos, elevando-se assim a resistência ao cisalhamento. Em amostras de resíduos estabilizados (TMB), a parcela de atrito mostrou-se mais significativa devido à maior homogeneidade e elevação da interação entre as partículas componentes.

Abdoul Aziz Diene
Tese Abdoul Aziz Diene

Estudo de fluxo gasoso de compostos da gasolina através de solos coesivos e não coesivos. 2010. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

Este trabalho buscou demonstrar o comportamento dos gases de hidrocarbonetos em meios porosos. Foram empregados dois tipos de solo: um com características coesivas, uma argila siltosa Campos Elíseos, próxima à REDUC, e um com características não coesivas, uma sílica pura. Foram realizados ensaios com benzeno, tolueno, xileno e solução de gasolina comercial. Modelos numéricos segundo as teorias de Stefan Maxwell e Fick foram aplicados. Ensaios em condições não saturadas foram realizados sendo posteriormente determinados os parâmetros das equações dos fluxos advectivos e difusivos. O solo usado nos ensaios estava não saturado com continuidade de ar em seu meio, com grau de saturação próximo aos 60%. Ensaios de difusão em coluna foram realizados em laboratório com medidas de gases realizadas com cromatógrafo. Para as medidas de permeabilidade empregou-se uma célula triaxial especialmente adaptada para esta pesquisa. A aplicação da teoria de Stefan Maxwell em difusão gasosa no solo revelou se mais acurada que o modelo de Fick com multicompostos. A taxa de retirada dos gases nos dois tipos de solos usados não é constante no tempo. Com efeito, a retirada preferencial de certos compostos resulta numa diminuiçõo da sua proporção na fase liquida não aquosa (NAPL). Isto provoca uma redução da sua solubilidade e sua adsorção. Ensaios de permeabilidade com ar puro e com gases de hidrocarboneto em meio não saturado foram executados. A determinação das permeabilidades a gás do solo indicou resultados que demonstram a maior importância das caractetísticas dos gases com relação às características intrínsecas do solo. Vale observar por fim que conforme esperado a sílica pura não apresentou adsorção significativa sendo que o solo coesivo apresentou uma adsorção significativa.

Juliana Lundgren Rose
Tese Juliana Lundgren Rose

Análise Comparativa entre as Reduções da Emissão de Metano em Camadas Oxidativas Experimentais. 2009. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

As emissões de gases em aterros estão entre as maiores fontes emissoras do gás metano, considerado um dos principais gases de efeito estufa. Por este motivo, um composto de resíduos sólidos urbanos, um solo de cobertura de um aterro e duas misturas destes dois materiais foram estudados em laboratório para avaliar a sua viabilidade e compatibilidade ambiental como suporte oxidativo de metano (CH4) em biocamadas para a mitigação das emissões de gás proveniente dos aterros. Quatro colunas experimentais foram construídas com tubos de 60 cm de PVC com diâmetro interno de 9,9 cm. Cada coluna foi preenchida com 2,3 l do material desejado, no início dos ensaios. O gás metano foi misturado ao ar comprimido proveniente de uma bomba. As colunas foram alimentadas por um fluxo ascendente de 150 l/min, controlado por rotâmetros. Depois de 100 dias do início do experimento, a coluna contendo o solo como material oxidativo apresentou uma capacidade oxidante de 447/m3.dia, o que corresponde à uma eficiência de 20% coluna contendo as misturas solo + composto como materiais oxidativos apresentaram capacidade oxidante entre 456 e 584 g/m3.dia, o que corresponde à uma eficiência entre 20 e 26%. A coluna contendo o composto como material oxidativo apresentou uma capacidade oxidante de 990 g/m3 dia, o que corresponde à uma eficiência de 44%, indicando a importância do estudo e do aproveitamento destes materiais como parte da cobertura de aterros de resíduos.

Sílvio Roberto de Lucena Tavares
Tese Sílvio Roberto de Lucena Tavares

Fitorremediação em Solo e Água de Áreas Contaminadas por Metais Pesados Provenientes da Disposição de Resíduos Perigosos. 2009. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

O objetivo principal do trabalho foi verificar o potencial da utilização da técnica de fitorremediação de metais pesados para a descontaminação de solo e água a níveis compatíveis com as legislações brasileiras, simulando o processo de descontaminação de um site contaminado real com esses poluentes em uma indústria fluminense de galvanoplastia e propor soluções técnicas de remediação mais compatíveis do ponto de vista econômico e ambiental para este site. Visando oferecer subsídios técnicos para várias tecnologias complementares propostas para esta área contaminada, este trabalho teve como objetivo específico avaliar o desempenho do capim vetiver para fitoextração de metais pesados no solo na presença e ausência de EDTA; avaliar o desempenho do aguapé e capim vetiver em sistema de wetland e avaliar a potencialidade do uso de biomassa morta de macrófitas como um material sorvente de metais pesados em barreiras reativas permeáveis para remediação de água contaminada por metais. Os resultados mostraram que o vetiver foi uma espécie promissora para uso em fitoextração de metais pesados no solo (menos para o Zn2+); que o agente quelante EDTA foi efetivo para a lixiviação de metais em colunas de solos; que o aguapé foi mais efetivo que o vetiver na fitoextração em água; e que a biomassa de macrófitas mortas foi muito eficiente na biosorção dos metais pesados de interesse, tanto em testes de batelada como em coluna de leito fixo. De acordo com esses estudos, as investigações científicas inicialmente propostas para o site contaminado podem ser confirmadas, e que a utilização dessas técnicas em conjunto com as outras é viável para a remediação da área.

Ronaldo Luis do Santos Izzo
Tese Ronaldo Luis do Santos Izzo

Comportamento de Resíduos Sólidos Inertizados em Barreira Capilar. 2008. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

A disposição de resíduos sólidos urbanos em aterros está sempre ligada à geração de lixiviado, gás e mau cheiro. Para reduzir estes impactos indesejados, o resíduo deve ser coberto todos os dias e após o encerramento do aterro é feita uma cobertura específica final visando controlar a entrada de água no interior do aterro. Na maioria dos casos, tanto a cobertura diária quanto o sistema de cobertura final, são feitas utilizando solo. Muitas vezes, o solo adequado para a construção destas coberturas não se encontra nas redondezas do aterro, sendo necessário o seu transporte de uma jazida distante, o que acarreta em um aumento de custo. Uma solução seria a utilização de resíduo sólido urbano estabilizado para construir uma barreira capilar como camada de cobertura. Para estudar a utilização de resíduo sólido urbano estabilizado na construção de uma barreira capilar, um modelo foi construído em laboratório e chuva foi simulada sobre este modelo. Neste trabalho apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos para esta barreira capilar experimental construída com o resíduo sólido urbano estabilizado, além de avaliar o comportamento mecânico deste material. Descobriu-se que, o resíduo sólido pré-tratado mecânica e biologicamente ou material oriundo de compostagem, quando preparado para utilização como barreira capilar, obedece aos mesmos princípios de uma barreira capilar construída com solo e recomenda-se, quando economicamente viável, sua utilização para este fim. Observou-se também, que quando peneirado, o comportamento mecânico do resíduo sólido urbano estabilizado assemelha-se ao comportamento mecânico do resíduo sólido urbano que não sofreu tratamento, indicando que seu uso para camada de cobertura diária é possível.

Francisco Crescêncio Jr.
Tese Francisco Crescêncio Jr.

Estudo de Turfas em Laboratório como Barreira Reativa na Remediação de Aqüíferos. 2008. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

A presente tese estudou a potencialidade do uso de turfa in natura em barreiras reativas permeáveis para a remediação de aqüíferos contaminados por compostos inorgânicos, como cobre e cádmio e orgânicos como, benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX) principais compostos contaminantes presentes na gasolina. Foram comparados os desempenhos de dois tipos de turfa, um mais fibrosa oriunda de Mogi Guaçu-SP e outra mais argilosa vinda de Resende-RJ. Ambas foram submetidas preliminarmente, a uma caracterização física e química e avaliadas quanto a sua capacidade de adsorção física de cobre e cádmio, com auxílio de ensaios de equilíbrio em lote e leito fixo. A turfa de Mogi Guaçu apresentou, previamente, maior potencial de adsorção de BTEX e foi submetida a um estudo microbiológico clássico e genético e posteriormente, também aos ensaios de equilíbrio em lote e coluna com uso de gasolina como contaminante. Os resultados obtidos mostraram o potencial limitado do uso de turfa in natura em barreiras reativas para os contaminantes cobre e cádmio. Em contrapartida, a presença de microrganismos com capacidade de auxiliar na degradação do BTEX na turfa de Mogi Guaçu descortina a possibilidade do uso deste material como barreira reativa permeável de natureza física e biológica.

Kátia Monti Chiari Dantas
Tese José Antônio Calle

Proposição e e Avaliação de Sistemas de Gestão Ambiental Integrada de Resíduos Sólidos Através de Indicadores em Municípios do Estado do Rio de Janeiro. 2008. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

Este trabalho se baseia na concepção de uma metodologia de avaliação das condições da gestão de resíduos sólidos, através de indicadores, com objetivo de mensurar as condições dos Sistemas de Gestão Integrados de resíduos sólidos nos municípios. O índice numérico criado recebeu o nome de ICGR - Índice de Condição da Gestão de Resíduos e foi estabelecido através de uma planilha com 40 indicadores de condição ambiental. A fim de validar a metodologia, foi realizado um estudo de campo, no qual foram avaliados 20 municípios do Estado do Rio de Janeiro. As pontuações foram obtidas através da atribuição de pesos aos indicadores selecionados e com o valor numérico obtido criaram-se faixas de classificação das condições da gestão de resíduos para cada município. Os municípios foram avaliados, de acordo com o ICGR, em condições adequadas, parcialmente adequadas e inadequadas, de acordo com os índices alcançados, em um intervalo entre zero e dez pontos. O ICGR surge como uma ferramenta fundamental para aprimorar os métodos de avaliação já desenvolvidos, como Índice de Qualidade de Aterros - IQR/ IQA/ IQS, na área de gerenciamento de resíduos, contribuindo para a diminuição da poluição ambiental e para implementação de medidas com foco no desenvolvimento sustentável das cidades.

José Antônio Calle
Tese José Antônio Calle

Comportamento Geomecânico de Resíduos Sólidos Urbanos. 2008. Tese (D.Sc em Engenharia Civil)

Apresentam-se resultados de estudos de caracterização geomecânica efetuados em resíduos sólidos urbanos (RSU) pré-tratados mecânico biologicamente, provenientes de São Sebastião/SP e Novo Hamburgo/RS. Foram efetuados ensaios de resistência, permeabilidade, compacidade, curva de sucção, capacidade de campo, lixiviação, solubilização e caracterização em geral. Dentro do escopo da pesquisa procurou-se avaliar a influência do plástico no comportamento mecânico do lixo. Efetuaram-se estudos de estabilidade de taludes construídos os resíduos utilizando centrífuga geotécnica. Ensaios triaxiais e de cisalhamento direto, efetuados nos resíduos mostraram incrementos da resistência mobilizada com a deformação. O ângulo de atrito não apresentou mudanças relevantes com o tamanho de partículas, compactação e proporção de fibras, já a coesão aparente sim. Retro-análises de ensaios centrífugos mostraram resultados diversos dos encontrados através de ensaios de cisalhamento direto.

Amaury Rezende Carvalho
Tese Amaury Rezende Carvalho

Desenvolvimento de um equipamento para determinação de parâmetros geotécnicos de resíduos sólidos. 2006. Tese (D.Sc em Engenharia Civil), CNPq.

No projeto de aterros sanitários, um dos problemas que o projetista se depara refere-se à determinação dos parâmetros geotécnicos dos resíduos sólidos municipais. Assim, a finalidade desta tese consistiu no desenvolvimento de um equipamento que determinasse, diretamente, as propriedades fundamentais ao estudo do comportamento geotécnico de aterros de resíduos sólidos, a saber: o peso específico, o teor de umidade, a capacidade de campo, o peso específico médio dos sólidos e a porosidade. Nesse sentido, todos os componentes do equipamento foram projetados objetivando a coleta de amostras de resíduos no campo, com o mínimo de deformação, com posterior realização de ensaios em laboratório, no próprio amostrador do equipamento. Com a finalidade de se fazer uma verificação da qualidade do novo equipamento, foram feitas coletas in situ e a determinação dos seus pesos específicos, com posterior comparação desses valores com os determinados pelo Método da Vala, nos mesmos locais de amostragem, nos aterros de Santo André e de Paracambi. Ainda, para se ampliar essa confirmação, também foram utilizados valores de peso específico obtidos por levantamento topográfico no aterro sanitário de Santo André. Os parâmetros obtidos com o novo equipamento mostraram-se bastante satisfatórios para projetos de engenharia, sendo, pois, o novo equipamento uma ferramenta pioneira, valiosa e econômica para um melhor conhecimento dos resíduos sólidos.

Carlos André Ribeiro Mendes
Tese Amaury Rezende Carvalho

Erosão superficial em encosta íngreme sob cultivo perene e com pousio no município de Bom Jardim - RJ. 2006. Tese (D.Sc em Engenharia de Civil)

O estudo da erosão superficial no Estado do Rio de Janeiro é de grande importância ambiental, considerando o predomínio do clima tropical em áreas montanhosas, solos pouco espessos e intensa produção vegetal. O objetivo deste trabalho consiste no estudo das perdas de solo por erosão superficial e suas componentes hidrológicas, em encosta com 60% de declividade, sob uso do sistema agroflorestal de pousio. O estudo foi realizado em uma microbacia no município de Bom Jardim, durante aproximadamente quatro anos, onde foram instaladas parcelas experimentais para o monitoramento destes processos e posterior calibração de modelos matemáticos. Foram registrados em torno de 40,0 ton/ha/ano de perdas de solo na parcela sob cultivo perene e 8,0 ton/ha na parcela com um ano de pousio florestal, com período crítico da erosão entre setembro e março. O modelo USLE, com revisões propostas por Nearing (1997), indicou uma diferença significativa entre os valores medidos em campo e simulados pelo modelo, apesar do R2 = 0,98. O modelo WEPP neste estudo, analisou somente a simulação de eventos pluviométricos isolados, e mesmo com um R2 = 0,60, obteve uma diferença não significativa entre os dados do modelo e total de 40 eventos observados nas parcelas. Apesar das práticas conservacionistas adotadas na região, constatou-se que o tempo utilizado nos cultivos e pousios nas parcelas, podem dificultar a manutenção dos recursos naturais nestes locais, comprometendo a estabilização destas encostas.

Adriana Soares de Schueler
Tese Adriana Soares de Schueler

Estudo de caso e proposta para classificação de áreas degradadas por disposição de resíduos sólidos urbanos. 2005. Tese (D.Sc em Engenharia Civil), CNPq.

Neste trabalho foi avaliada a contaminação no solo e nas águas superficiais e subterrâneas provocada pela drenagem, feita diretamente no solo, do percolado gerado pelo aterro de resíduos urbanos de Paracambi. Foi desenvolvido um monitoramento por um período de doze meses, com análises químicas e físico-químicas de amostras das águas superficiais e subterrâneas e do solo, bem como medição do nível freático e sua contraposição com fatores climáticos. Foram realizados testes de permeabilidade do solo "in situ", e em laboratório, bem como testes de coluna para a medição de parâmetros de transporte de contaminantes no solo. Utilizando-se do programa Hydrological Evaluation of Landfill Performance (H.E.L.P), estimou-se o volume de percolado produzido, e foi desenvolvida a análise da dinâmica hídrica do aterro. A partir desta análise, buscou-se quantificar o percentual da precipitação pluviométrica que atinge o aqüífero como percolado, a parte que permanece retida na massa de resíduos, e a parte que se escoa superficialmente, em períodos do ano com diferentes características de balanço hídrico. Tomando como base os dados obtidos, foi proposta uma metodologia para classificação de áreas utilizadas para disposição de resíduos urbanos com enfoque no potencial de contaminação de seu percolado. Trata-se de uma ferramenta de auxílio na avaliação dessas áreas considerando-se o potencial de perigo de contaminação que seu entorno está sujeito. São adotados critérios como o volume e idade do resíduo aterrado, dimensão e características do solo da zona não saturada sob o aterro, características do uso do solo urbano no entorno do sítio de disposição e topografia e dinâmica hídrica de superfície próximo à área. O objetivo é auxiliar na escolha de procedimentos pós-fechamento para áreas que foram utilizadas para disposição de RSU, visando à sua reinserção no espaço urbano.

Julio Cesar da Matta e Andrade
Tese Julio Cesar da Matta e Andrade

Fitotransporte de metais em espécies arbóreas e arbustivas em aterro de resíduos sólidos urbanos. 2005. Tese (D.Sc em Engenharia Civil), FAPERJ

A investigação foi desenvolvida no Aterro Santo Amaro, um aterro de resíduos sólidos urbanos, localizado na Zona Sul da cidade de São Paulo - Brasil onde, de Abril de 1976 a Janeiro de 1995, foram depositadas cerca de 16.000.000 de toneladas de resíduos. A pesquisa, iniciada em Junho de 2001, representa a continuidade e ampliação de trabalho também realizado por ANDRADE (2000), no período de 1997 a 2000, quando foram feitas avaliações em diferentes profundidades do solo e realizado o plantio e posterior monitoramento de 2.416 arvores e arbustos pertencentes a 24 diferentes espécies. Na investigação atual a adaptabilidade e o desenvolvimento das plantas foram avaliados a partir de contagem periódica da população e medição das alturas e diâmetros dos troncos. O risco da ocorrência de fitotransporte e biodisponibilização de metais pesados no solo foi avaliado pela análise da distribuição de metais em diferentes profundidades e por raspagem da superfície do solo dentro e fora das parcelas cultivadas, possibilitando a percepção de alterações de concentração decorrentes da presença das plantas. Foi também realizada quantificação de metais em tecidos de raízes, troncos e folhas, além da avaliação sumária da arquitetura radicular das árvores. Chegou-se à conclusão da possibilidade de sucesso no cultivo de várias das espécies testadas e da não existência de fitotransporte e bioacúmulo de metais pesados significativos, durante período de cultivo. Foi, entretanto, verificada a necessidade da continuidade do monitoramento, evitando os riscos implícitos ao desenvolvimento da nova dinâmica ambiental.

Ademaro De Lamare Neto
Tese Ademaro De Lamare Neto

Resistência ao Cisalhamento de Resíduos Sólidos Urbanos e de Materiais Granulares com Fibras. 2004. 178 f. Tese (D.Sc em Engenharia Civil), CNPq.

Foi estudado em laboratório o comportamento de materiais granulares contendo fibras de baixa rigidez, verificando a influência destas nas suas resistências ao cisalhamento. Neste sentido procurou-se avaliar a interação material granular - fibras em materiais com estas características submetidos a ensaios de cisalhamento direto em equipamentos convencional e especial (grandes dimensões), com o objetivo de se verificar uma provável analogia entre estes materiais e o lixo. Os materiais utilizados consistiram de amostras de areia misturadas, em percentuais variados, a pequenas tiras de plástico, obtidas de sacos de embalagem de supermercados e amostras do resíduo do pré-tratamento mecânico-biológico do lixo, com diferentes tamanhos máximos de partículas. Paralelamente procedeu-se à mistura do mesmo resíduo do pré-tratamento do lixo a diferentes percentuais de areia, com a finalidade de se verificar as características do material assim obtido e a viabilidade de seu possível aproveitamento, por exemplo, como material de pavimentação.

Kátia Regina Nunes
Tese Kátia Maria Alves Nunes

Analise de risco para investimentos em centrais de reciclagem para resíduos sólidos de construção e demolição no município do Rio de Janeiro. 2004. 259 f. Tese (D.Sc em Engenharia de Produção)

Grande parte dos Resíduos Sólidos da Construção Civil (RCC) no Brasil não é reciclada e esta situação deverá mudar significativamente, pois o Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) publicou a Resolução no 307, que obriga os municípios e o Distrito Federal a elaborar e implantar uma gestão sustentável dos RCC.

O objetivo principal deste trabalho foi levantar os dados existentes relativos a gestão e reciclagem de RCC no Brasil, avaliá-los e propor um modelo conceitual para estudos de viabilidade financeira de centrais de reciclagem de RCC, que poderá apoiar o poder público e a iniciativa privada, na decisão sobre os seus investimentos. Uma aplicação do modelo é detalhada para o Município do Rio de Janeiro.