Simulação computacional da difusão molecular de poluentes líquidos de aterros em solos organo argilos – Aterro Metropolitano de Gramacho, RJ

The work presents the development of a MPHMTP computational model that has the capability of simulating environmental impacts due to the leachate infiltration into the soil. The numerical solution is based on the finite volume method. The model was used in order to simulate the laboratory scale representing the molecular diffusion of the ions chloride, sodium, calcium, magnesium, potassium and ammonium present in larger concentration in the leachate into the organic clay soil of the Gramacho MSW landfill, localized in the Duque de Caxias city, RJ. The simulations were compared with those obtained using the POLLUTE program and experimental results. In the contact soil-leachate region, the MPHMTP program gave better agreement with the experimental data. Key words: Numerical Simulation, Molecular Diffusion, Porous Flow e Finite Volume Model.Um dos principais problemas ambientais causados pelo acúmulo de lixo é a liberação de lixiviado no solo. O trabalho realizado compreende a utilização de dois instrumentos computacionais na avaliação da difusão de íons dissolvidos na massa líquida proveniente de aterro sanitário. O software POLLUTE e o modelo computacional (MPHMTP) Multi Phase Heat and Mass Transfer Program, Castro (2000), inicialmente desenvolvido para simulações de processos siderúrgicos e posteriormente adaptado ao cálculo do escoamento e a interação química de efluentes resultantes da decomposição úmida de rejeitos sólidos urbanos e industriais em meios porosos (Pinto, 2004 e Forster, 2006). O modelo utiliza o método de volumes finitos para a realização das simulações de difusão molecular dos íons cloreto, sódio cálcio, magnésio, potássio e amônio. Os íons analisados são os que possuem maior concentração no lixiviado e no solo orgânico argiloso do Aterro Metropolitano de Gramacho, localizado no município de Duque de Caxias, Rio de Janeiro. Os resultados mostram a validade e adequação dos modelos POLLUTE e MPHMTP utilizados, quando foram comparados os resultados numéricos dos modelos com os obtidos experimentalmente, através da escala de laboratório proposta. Palavras-chave: Simulação Computacional, Difusão Molecular, Meios Porosos e Volumes Finitos

ESTUDO EXPERIMENTAL E NUMÉRICO DO COMPORTAMENTO DO ÍON CÁLCIO EM SOLO DO ATERRO MUNICIPAL DE VOLTA REDONDA.

O presente trabalho consiste no estudo da previsão da dinâmica do íon cálcio através do solo do Aterro Municipal de Volta Redonda, situado no Estado do Rio de Janeiro. O estudo se baseia no movimento do líquido contaminante (solução) no meio poroso (solo), com a determinação da sua taxa de sorção. Para tanto, foram realizados ensaios em colunas de PVC, contendo solo do Aterro, onde ocorre o processo de transferência do íon cálcio entre a solução contaminante e o solo. Utilizaram-se como solução contaminante o lixiviado do Aterro e a solução de gesso agrícola. Foram realizados ensaios de laboratório para determinar parâmetros de interação do solo com o íon cálcio e simulações computacionais para prever o comportamento do transporte do íon após período de 5 dias. O modelo utilizado foi o MPHMTP (Multi Phase Heat and Mass Transfer Program) desenvolvido pelo programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica de Volta Redonda (PPGM/EEIMVR/UFF). A simulação computacional determina numericamente os parâmetros de transporte no sistema solo-chorume. Os resultados obtidos durante a realização deste trabalho mostraram que a migração do cálcio pode ser explicada através da ação simultânea de três fenômenos, que são: difusão, sorção e advecção. Palavras-chave: difusão, sorção, mecanismos de transporte, lixiviado ABSTRACT Experimental and numerical study of the behavior of Calcium ion in the Volta Redonda municipal solid waste landfill. The present work aims to study the dynamics of calcium ion within the soil of Volta Redonda Municipal Solid Waste (MSW) landfill, located in Rio de Janeiro state, Brazil. The study is based on the movement of fluid contaminant (solution) into the porous matrix (soil) and determination of the sorption rate of calcium. The experimental procedure was carried out in PVC columns containing soil from the Landfill, with both, the leachate of the MSW and synthetic solutions with controlled concentrations of calcium ion. The experimental results were carried out for 5 days and the concentrations of the liquid were recorded. A computer software (MPHMTP), developed by the Graduate Program on Metallurgical Engineering of Volta Redonda (PPGM/EEIMVR/UFF) was used to determine the transport parameters and the ion concentration on liquid and solid for same conditions of the experiment. The computational simulation determines numerically the parameters of transport in the system soilleachate. Based on the experimental and numerical simulations carried out in this investigation, it is concluded that the migration of calcium can be explained by the simultaneous action of phenomena which are diffusion, advection in the liquid solution and sorption/desorption in the soil particles. Key words: diffusion, sorption, transport mechanisms, leachat

TIJOLO ECOLÓGICO CONFECCIONADO COM CÉDULAS DE DINHEIRO SEM VALOR

O aumento da produção mundial causa impactos negativos no meio ambiente. Como grande consumidor de recursos naturais e energéticos, o setor da construção civil no Brasil dispertou para a sustentabilidade, impulsionado pela Lei 12.305, de Resíduos Sólidos, contribuindo assim para a diversificação de produtos. A confecção de blocos modulares, ou tijolos ecológicos, utilizando resíduos vem de encontro a esta proposta, ao serem compactados em prensa hidráulica eliminam a queima, diferenciando-se do tijolo tradicional. Apresentam maior uniformidade, quando comparados aos tijolos tradicionais. Seu design moderno, tipo modular, reduz tempo e valor de mão de obra, cerca de 30% de economia no custo final da construção. Este trabalho apresenta o desenvolvimento da confecção do tijolo que, além de solo, cimento e água, utilizam-se cédulas sem valor monetário, fornecidas pelo Banco Central do Brasil, como substituto do solo até 25%. O Banco Central do Brasil é a instituição responsável pelo saneamento do meio circulante, mantendo as cédulas em boas condições de uso em todo o território nacional, recolhendo-as, fragmentando-as e descartando em aterro sanitário. Após moldagem e período de cura, os tijolos são submetidos aos ensaios de compressão, sendo avaliados quanto à resistência. Todos os resultados estão acima de 1,7 MPa, conforme recomendado pela norma NBR10834, demonstrando que a adição das cédulas contribui para o aumento da resistência mecânica do tijolo, além de possibilitar novo destino para os resíduos em questão, preservando o meio ambiente e diminuindo o passivo ambiental de sua disposição final em aterro sanitário

Blocos de solo-cimento: uma alternativa sustentável para o reaproveitamento de resíduos sólidos industriais

Objetivou-se, com o presente estudo, analisar potenciais resíduos sólidos industriais que possam ser adicionados a blocos de solo-cimento. Foi realizada uma revisão bibliográfica narrativa por meio da base acadêmica Scopus, utilizando-se como critérios de busca palavras-chave ligadas ao tema, como: solo-cimento, materiais de construção, blocos de solo-cimento, tijolos solocimento, propriedades físicas e mecânicas, resíduos sólidos, análise de ciclo de vida e construção civil. Observou-se a versatilidade de resíduos sólidos industriais que podem ser incorporados em blocos de solo-cimento, como resíduos de rochas ornamentais, lodo de estações de tratamento de água, serragem de madeira, fibras de politereftalato de etileno, fibras vegetais de bucha, fibras de cânhamo, cascas de arroz, capim braquiária, cascas de ovos aviários, bagaço de cana-de-açúcar, palha de trigo e cevada, escória de soldagem, areia de fundição, rejeitos de mineração de quartzito, de construção e demolição, tornearia mecânica, grãos de indústria de celulose e coprodutos siderúrgicos. Entre os resíduos incorporados que contribuíram para a melhoria nas propriedades físicas e mecânicas dos blocos de solo-cimento estiveram: grãos da indústria de celulose, casca de arroz, capim braquiária, subprodutos siderúrgicos com blocos de solo-cimento granulado e escória de alto forno. Os resíduos sem resultados satisfatórios foram lodo de estação de tratamento de água, bagaço de cana-de-açúcar e bucha vegetal. Por meio desta pesquisa foi possível verificar que o comportamento dos blocos de solo-cimento é influenciado por diversos fatores em sua fabricação, principalmente no que diz respeito ao tipo e ao percentual de resíduos incorporados. Entretanto, é importante a preocupação com a sua aplicação de modo a não potencializar os impactos ambientais em longo prazo.This study aimed to analyze potential industrial solid waste that can be added to soil-cement blocks. A narrative literature review was conducted in the Scopus academic database, using as the search criteria keywords related to the topic, such as soil-cement, building materials, soil-cement blocks, soil-cement bricks, physical and mechanical properties, solid waste, life cycle analysis, and civil construction. A variety of industrial solid waste that can be incorporated into soil-cement blocks was observed, such as waste rock, sludge from water treatment plants, wood sawdust, polyethylene terephthalate fibers (PET), vegetable fibers from loofah, hemp fibers, rice husks, brachiaria grass, poultry eggshells, sugar cane bagasse, wheat and barley straw, welding slag, foundry sand, waste from quartzite mining, construction, and demolition, mechanical turning, pulp industry grains, and steel mill co-products. Among the investigated wastes, those that improved the physical and mechanical properties of the soil-cement blocks were grains from the cellulose industry, rice husks, Brachiaria grass, steel by-products with granulated soil-cement blocks and blast furnace slag. The waste that produced no satisfactory results was sludge from a water treatment plant, sugarcane bagasse, and vegetable loofah. Through this research, it was possible to verify that the behavior of soil-cement blocks is influenced by several factors in their manufacture, mainly regarding the type and percentage of incorporated waste. However, it is important to be concerned with its application in waste blocks so as not to increase the environmental impacts in the long term

Modelamento e simulação computacional da migração dos íons do chorume em meio poroso

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorO presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo computacional com a capacidade de simular impactos ambientais causados pela infiltração de chorume no solo. O chorume é conseqüência inevitável da deposição inadequada de resíduos, a qual acarreta uma série de problemas ambientais e danos a saúde do homem. Através da solução numérica, utilizando-se o método dos volumes finitos, são realizados modelamentos em pequena e grande escala, assim como as respectivas simulações. O modelo inicialmente se baseou em dados experimentais obtidos pela equipe do laboratório do curso de pós graduação em engenharia ambiental da UERJ, os quais juntamente com a análise numérica, permitem estabelecer as propriedades de transporte dos íons envolvidos. Através dos dados obtidos foram realizadas simulações da difusão molecular dos íons Cl-, Na+, Ca+2, Mg+2, K+ e NH4+, os quais estão presentes em maior concentração no chorume e no solo orgânico argiloso do Aterro Municipal de Gramacho, localizado próximo a cidade do Rio de Janeiro. A partir da observação do comportamento dos íons através da difusão molecular do chorume nas simulações para o solo do Aterro Sanitário de Gramacho, foram realizadas simulações da infiltração destes mesmos íons em outro tipo de solo. Foram consideradas a variação da porosidade de acordo com a profundidade, a contribuição pluviométrica e a existência de um lençol freático

Effects of the silica nanoparticles (NPSiO2) on the stabilization and transport of hazardous nanoparticle suspensions into landfill soil columns

Abstract This study evaluates the stability and transport behaviors of hazardous nanoparticles into soil landfills using experimental procedures to simulate the effects of natural silica nanoparticle suspensions during their percolation into the soil layers of municipal waste landfills. For this, we prepared stabilized suspensions of nanoparticle oxides containing silicon (NPSiO2), titanium (NPTiO2), copper (NPCuO) and zinc (NPZnO), which are recognized as hazardous to the environment, and we conducted leaching experiments within the soil column by simulating landfills layers and simulating the capture and attenuation of nanomaterials into municipal waste landfills. The results demonstrated that the presence of NPSiO2 in suspensions increases the stable concentrations of copper, zinc and titanium oxides and strongly decreases soil layer effectiveness. In contrast, NPZnO improves effectiveness due to its ability to promote agglomeration and setting conditions, allowing further complexation

Evaluation of the Technological Properties of Soil–Cement Bricks with Incorporation of Coconut Fiber Powder

The objective of this work was to evaluate the effect of partial replacement of soil by different percentages of coconut fiber powder in the manufacture of soil–cement bricks. The reference mix ratio of 10:1 (soil:cement) in volume was used for the manufacture of bricks, in addition to the partial replacement of soil mass by 5, 10, and 15% of coconut fiber. The characterization of the raw materials was performed with the analysis of the granulometry, together with technological tests, such as mechanical compressive strength and water absorption. As a result, it was observed that the soil has 34.30% clay and 62.80% sand, characterizing a sandy-clay soil type and the coconut fiber powder was characterized as a fine aggregate. The mechanical compressive strength tests showed a decrease in their average values according to the increase in the incorporation of coconut fiber into the bricks. It was concluded that the results of the mechanical compressive strength and some of the water absorption are in disagreement with the Brazilian technical standard. This conclusion corroborates other studies that show the difficulty in standardizing reference mixtures and working with soil, which is a highly heterogeneous material