Uma análise detalhada do material de revestimento de aterros sanitários
Debaixo das grandes colinas, muitas vezes relvadas, dos aterros sanitários modernos, encontra-se um sistema de engenharia sofisticado e vital, cuja única função é manter as coisas contidas. A principal e mais importante linha de defesa deste sistema é o material do revestimento do aterro. Estes materiais não são apenas simples folhas de plástico, mas são o auge da engenharia geossintética, elaborados para separar os resíduos gerados pela sociedade da natureza durante décadas, senão séculos. A sua jornada, produção e desempenho são os princípios básicos para garantir as fontes de água, salvaguardar a natureza e permitir a eliminação segura de resíduos sólidos urbanos - RSU (a abreviatura do sector de gestão de resíduos) - num mundo que produz cada vez mais resíduos.
1. A necessidade imperativa de materiais para revestimento de aterros
Antes da era dos aterros sanitários, o lixo era descartado em lixeiras a céu aberto, onde a formação de lixiviados — o líquido mais nocivo resultante da infiltração das águas pluviais nos resíduos — era inevitável. Este lixiviado entra em contacto direto com o solo e com o lençol freático, transportando consigo metais pesados, compostos orgânicos e agentes patogénicos. Os desastres ambientais de meados do século XX despertaram a atenção dos legisladores e inauguraram a era das regras e regulamentos rigorosos, sendo a Lei de Conservação e Recuperação de Recursos (RCRA) dos EUA o exemplo mais marcante. Estas regras impuseram a instalação de sistemas de revestimento compósito em aterros sanitários recentemente construídos, transformando estas instalações de meros receptores de resíduos em locais de contenção altamente concebidos. Os sistemas de revestimento de aterros sanitários desempenham um papel essencial e inquestionável: existem para reduzir as hipóteses de movimentação descontrolada de lixiviados e gases do aterro, o que contribui para a proteção da saúde humana e do ambiente.
2. Anatomia de um material de revestimento compósito moderno para aterro sanitário
Raramente se encontra um sistema de revestimento moderno em aterros sanitários feito de um único material. Trata-se de um sistema composto, cuidadosamente planeado e por camadas, onde cada componente desempenha um papel definido. Os principais componentes, por ordem de baixo para cima, serão provavelmente:
2.1 Subleito Preparado
O solo local não só está suficientemente compactado, como também foi remodelado para proporcionar uma base sólida e uniforme.
2.2 Camada de argila (bentonita ou argila compactada)
A principal barreira contra a água. Em muitos casos, é utilizada uma camada de 30 a 60 cm de argila compactada de baixa permeabilidade (permeabilidade ≤ 1x10⁻⁷ cm/s). Como outra opção, utilizam-se geossintéticos de argila (GCLs). O GCL é composto por uma camada de argila bentonítica sódica que é colocada entre dois geotêxteis ou colada a uma geomembrana. Quando se adiciona água, a bentonite expande-se, formando assim uma barreira autovedante extremamente eficiente.
2.3 Geomembrana
O ponto alto da montagem. O material de revestimento para aterro é uma folha flexível, artificial, de muito baixa permeabilidade. Funciona como a principal barreira de longa duração. A geomembrana de PEAD para revestimento de aterro sanitário é colocada diretamente sobre a camada de argila ou GCL.
2.4 Camada de proteção geotêxtil
Normalmente, utiliza-se um geotêxtil resistente e não tecido para cobrir a geomembrana e protegê-la contra perfurações durante a instalação da camada seguinte.
2.5 Camada de Recolha de Lixiviados
A camada acima do aterro sanitário tem uma espessura suficiente de cascalho granular ou uma georrede (um núcleo de drenagem de plástico em forma de grelha). Esta camada serve para a recolha rápida do lixiviado e o seu direcionamento para os tubos de recolha, reduzindo assim a carga hidráulica (pressão) sobre a membrana primária.
O que realmente caracteriza um revestimento compósito é a interação entre a parte argilosa e a geomembrana. A geomembrana para aterro sanitário é uma barreira muito eficiente para a difusão e advecção, enquanto a camada de argila que se encontra por baixo serve como uma proteção redundante, capaz de se autorreparar em caso de um pequeno furo e que retarda qualquer fuga que possa surgir através de uma fissura no revestimento de geomembrana do aterro.
3. Análise de Materiais para Revestimento de Aterros Sanitários
3.1 Geomembranas: A principal barreira
A escolha do polímero para geomembrana é uma decisão muito importante e depende principalmente da resistência do material aos produtos químicos, da sua durabilidade e da facilidade de instalação.
3.1.1 Polietileno de Alta Densidade (PEAD)
Um revestimento de aterro que tem sido um excelente trabalho é provavelmente o PEAD. É muito famoso pela sua resistência química quase perfeita a vários componentes do lixiviado, boa resistência à tracção e muito baixa permeabilidade. O maior problema do material geomembranar HDPE é o aparecimento de fissuras por tensão se uma condição for definida e a sua flexibilidade limitada em climas frios, tornando o processo de soldadura de costuras uma tarefa muito importante para a habilidade do operador.
3.1.2 Polietileno Linear de Baixa Densidade (PEBDL)
Além da flexibilidade e do alongamento típicos do PEAD, o produto oferece maior resistência ao assentamento irregular do solo e adapta-se melhor a subsolos problemáticos. Possui boa resistência a produtos químicos; no entanto, de um modo geral, a geomembrana de LLDPE é menos resistente que a de HDPE à ação de solventes.
3.1.3 Cloreto de polivinila (PVC)
Uma chapa metálica flexível, feita de uma só peça e fácil de soldar, apresenta como desvantagens a migração do plastificante no material (que, consequentemente, pode tornar o plástico quebradiço) e a menor resistência do produto a alguns materiais orgânicos, o que levou à diminuição da utilização do PVC nas primeiras camadas de revestimento de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos. A geomembrana de PVC é ainda muito utilizada em coberturas e outras aplicações.
3.1.4 Polipropileno flexível (fPP) e polietileno reforçado
Um polímero como o fPP, recentemente produzido, caracteriza-se pela combinação de propriedades como a flexibilidade e a resistência a produtos químicos. Nas zonas onde os materiais são reforçados, a incorporação da rede de reforço visa aumentar a resistência à tracção.
3.2 Revestimento de argila geossintética (GCL): A argila expansiva
O inovador forro GCL mudou completamente a componente de barreira da argila. Os seus benefícios são muito perceptíveis:
3.2.1 Instalação Rápida
Em rolos de grandes dimensões, chegam e são desenrolados como um tapete, cobrindo assim uma grande área muito mais rapidamente do que o transporte, a distribuição e a compactação de 60 centímetros de argila nativa.
3.2.2 Pureza
Por serem fabricados em condições controladas, oferecem uma espessura uniforme e um desempenho hidráulico.
3.2.3 Desempenho Hidráulico Superior
A bentonite sódica hidratada é capaz de atingir permeabilidades de 1x10⁻⁹ a 1x10⁻¹⁰ cm/s, o que é por vezes inferior às permeabilidades das camadas de argila compactada.
3.2.4 Recurso de auto-vedação
A bentonite é capaz de se expandir e, a partir disso, consegue selar pequenas perfurações na geomembrana sobrejacente. No entanto, os revestimentos geossintéticos apresentam certas desvantagens, como o desempenho a longo prazo em determinados ambientes químicos (por exemplo, com lixiviados de elevada força iónica) e a propensão para a troca iónica, o que pode reduzir a sua capacidade de expansão.
3.3 Revestimento de argila compactada (CCL): O tradicional
Barreira Mineral: Quando as CCLs (camadas de contenção de lixeiras) são construídas adequadamente com solos locais de boa qualidade, são capazes de fornecer uma barreira forte, segura e comprovada pelo tempo. A sua eficácia depende muito da qualidade da construção, que por sua vez deve ser rigorosamente controlada (entre outros fatores, teor de humidade, grau de compactação, espessura da camada) para que não haja fissuras, vazios e aumento da permeabilidade. A principal vantagem das CCLs é o comportamento mineralógico previsível e a elevada capacidade de adsorção de contaminantes.
4. Materiais para Revestimento de Aterros Sanitários - Desempenho, Desafios e o Futuro
O principal desafio para um material de revestimento de aterro é o tempo. Aterros sanitários
São produzidos com um período de cuidados pós-encerramento (30 a 50 anos), enquanto os resíduos permanecem perigosos durante muito mais tempo. Os principais desafios a longo prazo são:
4.1 Degradação a Longo Prazo
Os polímeros podem sofrer degradação oxidativa, fissuração por tensão e perda de plastificante. Aditivos como o negro de fumo (que torna o PEAD resistente aos raios UV) e os antioxidantes são muito importantes para a vida útil dos materiais.
4.2 Compatibilidade Química
A composição química do lixiviado altera-se ao longo de décadas. O revestimento dos materiais de aterro deve ser capaz de resistir aos ataques dos ácidos, ao inchamento provocado pelos solventes e à oxidação.
4.3 Stress Físicos
A subsídência, a atividade sísmica e a penetração das raízes (para capas) são algumas das tensões físicas que o sistema de revestimento tem de enfrentar.
Espera-se que os futuros materiais de revestimento de aterros apresentem características de durabilidade melhoradas e sejam funcionalmente "inteligentes". Algumas das áreas de investigação incluem:
- Novos polímeros e nanocompósitos:A adição de nanocargas ou outras partículas pode melhorar as propriedades de barreira, a resistência mecânica e a resistência química do material.
- Monitorização da durabilidade:A instalação de redes de sensores pode ajudar a monitorizar as alterações de temperatura, tensão e até mesmo fugas em tempo real, possibilitando assim a manutenção preventiva.
- Barreiras bioquímicas:Uma das ideias é que certas camadas podem sustentar a atividade microbiana, que irá degradar biologicamente os contaminantes antes de estes migrarem.
Conclusão
Os materiais de revestimento de aterros sanitários são, essencialmente, os heróis silenciosos que protegem o nosso ambiente subterrâneo. Desde a geomembrana de PEAD, amplamente utilizada, até ao mais recente GCL (Humid Layer Geocongelation), estes materiais cuidadosamente concebidos são a personificação do conceito de "concentrar e conter", que está no cerne do sistema moderno de gestão de resíduos. A escolha, o design e a instalação destes materiais exigem um conhecimento profundo de engenharia geotécnica, ciência dos polímeros e hidrogeologia.
Com a tendência mundial de aumento da produção de resíduos e a crescente intolerância humana aos riscos ambientais, a perseverança na inovação e na aplicação criteriosa destes materiais será, sem dúvida, o pilar fundamental das infraestruturas sustentáveis de gestão de resíduos no futuro. Não se tratam simplesmente de folhas de plástico ou de camadas de barro; representam, antes, um contrato social crucial com o futuro, garantindo que os resíduos de hoje não são a origem da crise ambiental de amanhã.
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