Escórias de incineração de resíduos sólidos urbanos: Caracterização numa perspetiva de aplicações geotécnicas ambientalmente seguras

Abstract

A gestão de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) tem vindo a desenvolver-se cada vez mais ao longo dos anos, com o objetivo de procurar por alternativas de reutilização combatendo a deposição em aterro e caminhando, desta forma, em direção a uma sociedade mais sustentável. A incineração de RSU tem vindo a ser utilizada como alternativa ao aterro, para recuperar energia, remanescendo uma fração inorgânica (escórias) que requer gestão posterior. Neste contexto, a presente dissertação tem como objetivo principal a caracterização de escórias de incineração de RSU, de modo a avaliar o seu potencial para aplicações geotécnicas. Assim, no presente trabalho realizou-se uma caracterização física, química, ecotoxicológica e mecânica de escórias ou cinzas de fundo. Na componente química, para além da composição elementar do material, deu-se especial atenção ao comportamento de lixiviação. Tendo em consideração a legislação nacional referente aos valores limite que resíduos não perigosos devem cumprir para serem depositados em aterro, verificou-se que as escórias cumprem com os valores-limites estabelecidos no Decreto-Lei n.º 183/2009 para os elementos analisados neste trabalho. A avaliação da influência que o resíduo tem no comportamento mecânico de uma areia solta, nomeadamente ao nível da compressibilidade e resistência ao corte, foi realizada para uma proporção escórias:areia de 30:70% em massa, respetivamente. Globalmente, as escórias em estudo mostraram uma composição semelhante ao de uma areia bem graduada em termos granulométricos e mostraram também resultados favoráveis na quantidade lixiviada dos elementes analisados. Consequentemente, as concentrações baixas dos elementos analisados nos lixiviados, conduziram a resultados positivos nos testes ecotoxicológicos. Do ponto de vista do comportamento mecânico, em termos de compressibilidade e resistência ao corte, as escórias exibem um comportamento comparável ao de materiais granulares. Nas misturas de escórias com a areia, foi possível verificar um ligeiro aumento na compressibilidade unidimensional (ensaio edométrico) bem como na resistência ao corte medida na caixa de corte em relação à areia original, ainda que pouco significativo. Através dos resultados obtidos referentes à caracterização e comportamento do material pode dizer-se que existe a possibilidade de este ser utilizado sob a forma de misturas com materiais granulares em aplicações geotécnicas.

The management of Municipal Solid Waste (MSW) has been developing more and more throughout the years, aiming at developing methods for valorising waste instead its disposal in landfills, towards a sustainable society. Incineration of MSW has been used as an alternative to landfilling, to recover energy, remaining an inorganic fraction (bottom ashes) which requires further management. In this context, the main objective of this dissertation is the characterization of bottom ashes from MSW incineration, to evaluate its potential for environmentally safe geotechnical applications. Thus, in this work a physicochemical, ecotoxicological and mechanical evaluation of bottom ashes was carried out. Regarding the chemical characterization, besides the elemental composition of the material, special attention was given to the leaching behavior. Considering the national legislation, it was verified that the bottom ashes did not exceed the limit values established in Decree-Law No. 183/2009 for a waste to be disposed of in a non-hazardous landfill, regarding the elements analyzed in this work. The evaluation of the effect of bottom ash on the mechanical behavior of a loose sand was considered, namely regarding compressibility and shear resistance, considering a ratio of bottom ash:sand of 30:70% in mass. Overall, the bottom ashes in this study showed a similar composition to a well graduated sand in terms of particle size, as well as good results regarding the leaching behaviors. Therefore, the low concentrations of the analyzed elements in the leachates, led to positive results in the ecotoxicological tests. From the point of view of the mechanical behavior, in terms of compressibility and shear resistance, the bottom ashes showed a behavior similar to granular materials. In the mixtures of bottom ashes with sand, it was possible to observe a slight increase in the unidimensional compressibility (oedometer test) as well as in shear resistance regarding the original sand (with low significance). From the characterization results and behavior of the material it can be stated that there is a possibility to use this material in the form of mixtures with granular materials, in environmentally safe geotechnical applications.