COBRAMSEG 2010: ENGENHARIA GEOTÉCNICA PARA O DESENVOLVIMENTO, INOVAÇÃO E SUSTENTABILIDADE. © 2010 ABMS.
Compactação de Diferentes Resíduos no Aterro Sanitário de Belo
Horizonte
Cícero Antônio Antunes Catapreta
Superintendência de Limpeza Urbana, Belo Horizonte, Brasil, [email protected]
Gustavo Ferreira Simões
UFMG, Belo Horizonte, Brasil, [email protected]
RESUMO: O monitoramento da compactação de resíduos sólidos urbanos em aterros sanitários é
uma ferramenta importante no controle e avaliação do comportamento de aterros sanitários. No
entanto, pouca atenção tem sido dada ao controle do peso específico de diversos tipos de resíduos
que são dispostos em aterros sanitários. Este trabalho tem como objetivo apresentar e discutir os
resultados obtidos na compactação dos resíduos sólidos urbanos (RSU), resíduos de construção e
demolição (RCD) e resíduos de serviços de saúde (RSS) dispostos no aterro sanitário de Belo
Horizonte, Brasil. O peso específico observado para os RSU variou entre 7 e 11 kN/m3, com um
valor médio de 9 kN/m3. Para os RCD verificou-se uma média de 16 kN/m3. Em relação aos
resíduos de saúde, provavelmente devido ao alto teor de plásticos, os resultados obtidos foram mais
baixos, com valores médios de 2,9 kN/m3. Apesar da importância deste tipo de parâmetro durante a
concepção e operação de aterros sanitários, os dados operacionais como os aqui apresentados não
são comuns na literatura especializada.
PALAVRAS-CHAVE: Resíduos Sólidos, Aterro Sanitário, Compactação, Peso Específico.
1. INTRODUÇÃO
estabilidade, principalmente no caso de aterros
que possuem altura elevada.
O peso específico inicial de resíduos sólidos
dispostos nos aterros varia com o seu modo de
operação, as características de compactação dos
componentes individuais de resíduos sólidos,
bem como a composição de resíduos. Se os
resíduos dispostos no aterro são espalhados em
finas camadas e compactados contra uma
superfície inclinada, uma alta eficiência da
compactação pode ser alcançada. Com um
mínimo de compactação, o peso específico
inicial será um pouco menor que o compactado
em um veículo de coleta (Tchobanouglos et al.,
1993).
O tipo, tamanho e número de equipamentos
compactadores também podem influenciar
diretamente a eficiência do processo de
compactação.
Os
equipamentos
empregados
na
compactação de resíduos sólidos, no Brasil,
mesmo em grandes aterros, são os tratores de
pequeno e médio peso sobre esteiras com
lâmina. Esses equipamentos apresentam alguns
aspectos de operação que, associadas às
A geração e o gerenciamento de resíduos
sólidos nas grandes cidades configuram-se
como um dos grandes problemas ambientais,
sociais, econômicos e de infra-estrutura a ser
equacionado nesses centros urbanos. Eles vêm
sendo causa de transtornos para os gestores
públicos, já que esses se deparam com a grande
dificuldade em se encontrar áreas adequadas
para disposição final desses resíduos, assim
como necessita de técnicos especializados para
lidar com o manejo desses resíduos.
A adequada compactação dos resíduos nos
aterros sanitários é uma etapa de extrema
importância dentre as atividades relacionadas à
disposição final, pois é um método eficiente
para otimizar a utilização do espaço nessas
unidades e aumentar seu tempo de vida útil.
No que se refere às propriedades
geomecânicas dos resíduos, a compactação
reduz a compressibilidade e a permeabilidade, e
aumenta
a
resistência
dos
resíduos,
proporcionando melhores condições de
1
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forma não muito sistemática e regular.
No aterro sanitário de Belo Horizonte, este
controle vem sendo realizado desde o ano 2000
e tem-se mostrado eficiente.
Neste trabalho são apresentados e
comentados os resultados obtidos ao longo dos
sete anos de monitoramento contínuo da
compactação de diferentes tipos de resíduos
sólidos (urbanos, construção e demolição,
serviços de saúde) no aterro sanitário de Belo
Horizonte, MG.
características dos resíduos sólidos brasileiros,
propiciam uma compactação mais eficiente
desses resíduos.
O uso de compactadores pesados, como os
compactadores de rodas de aço, com lâmina
para empurrar e espalhar os resíduos,
especialmente concebido para essa finalidade, é
comum em países desenvolvidos, uma vez que,
como seus resíduos são mais secos (menor
quantidade de matéria orgânica) que os
brasileiros. Nessas condições, os equipamentos
com rodas metálicas com gomos ou patas se
mostram mais eficientes que as esteiras, típicas
dos equipamentos comumente empregados no
Brasil.
Para o compactador com gomos, trabalhar no
plano horizontal favorece a compactação, pois
confere maiores penetrações dos gomos. Um
declive
suave
também
possibilita
o
desenvolvimento de maiores velocidades e,
conseqüentemente, maior produtividade do
equipamento.
Já com o trator de esteiras, para se conseguir
uma boa compactação, deve-se trabalhar no
sentido ascendente, com inclinação suficiente
para impor uma distribuição de cargas na base
das esteiras de maneira a propiciar concentração
do peso do equipamento na parte traseira do
sistema de esteiras, fazendo com que o volume
de resíduos seja reduzido de forma mais
eficiente e garantindo desempenho e produção
adequados, compatível com a velocidade de
descarga dos resíduos.
Outro fator que interfere na compactação dos
resíduos é a sua composição. Quanto maior o
teor de matéria orgânica, maior será a facilidade
de promover uma melhor compactação dos
RSU.
Considerando a importância da compactação
de resíduos em aterros sanitários e os diversos
fatores que podem influenciá-la, o seu
acompanhamento e monitoramento se tornam
essenciais para se garantir boas condições
operacionais
e
de
segurança
desses
empreendimentos.
Apesar da importância da compactação de
resíduos sólidos em aterros sanitários, o
monitoramento e a avaliação sistemática do
desempenho desta atividade não são comuns.
No Brasil, são poucos os aterros que possuem
este controle e mesmo assim a maioria o faz de
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1. Aterro Sanitário de Belo Horizonte
O aterro sanitário de Belo Horizonte integra a
Central de Tratamento de Resíduos Sólidos
(CTRS) da BR 040, localizada na região
Noroeste do município. A CTRS ocupa uma
área de 144 hectares, sendo que o aterro
sanitário abrange cerca de 65 hectares, que
foram utilizados para disposição de resíduos ao
longo de sua vida útil.
O aterro sanitário teve suas atividades
iniciadas em 1975 e, durante 14 anos funcionou
como aterro controlado, passando a energético
em 1989, época em que os gases gerados
passaram a ser reaproveitados. Em 1995,
passou-se a adotar a técnica de biorremediação
como forma de tratar a massa de resíduos
aterrada e em 2002 voltou a ser operado de
forma convencional. No final de 2007, quando
este aterro encerrou as atividades de disposição
de resíduos sólidos urbanos, o mesmo atendia a
uma população de cerca de 2,5 milhões de
habitantes. Estima-se que estão depositadas
nesse aterro cerca de 23 milhões de metros
cúbicos de RSU (18 milhões de toneladas).
Nas Figuras 1 e 2 podem ser observados o
lay-out e uma vista geral do Aterro Sanitário de
Belo Horizonte.
2.2 Características e quantidades de resíduos
gerados
Na Tabela 1 são apresentadas as quantidades de
resíduos gerados em Belo Horizonte,
considerando os principais grupos de resíduos.
2
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Cór
ATERRO
EXPERIMENTAL
reg
o dos
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os
PM6
PM5
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GUA
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CO
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HÃ
O
RE
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PM9
PSP 1
PM7
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Pá
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stag
em
Pátio
de
RUA PAMPULHA
com
pos
tagem
II
I
DISP. RESIDUOS
SERVIÇOS DE SAÚDE
LA
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A
CON
LAGOA
EM TAG
ATERRO DE
INERTES/RCD
PM3
PSP 1
VIA
DE
RA
TER
BR 040
HOR
BELO
IZONTE
VIA
D
E
VENDA
NOVA
VIA
AC
ES
SO
NORTE
PE
REPRESA DA
PAMPULHA
RIME
TR
AL
ÁREAS DE DISPOSIÇÃO DE RSU
NORDESTE
PAMPULHA
ATERRO SANITÁRIO
BELO HORIZONTE
NOROESTE
LESTE
PM1
OESTE
CENTRO-SUL
ESTADO DE
MINAS GERAIS
BARREIRO
Figura 1 – Lay-out geral do Aterro Sanitário de Belo Horizonte
Figura 2 – Aterro Sanitário de Belo Horizonte
Ano
Tabela 1 – Quantidade de resíduos sólidos gerados em Belo Horizonte (2005 – 2009)
Resíduos de
Resíduos de
Resíduos Sólidos Resíduos Sólidos
Total
Construção e
Serviços
de Saúde
Domiciliares
Públicos
Demolição(1)
ton
%
ton
%
ton
%
ton
%
ton
%
2005
590.061
47,3
324.295
26,0
316.599
25,4
17.889
2006
557.674
42,7
350.353
26,9
381.976
29,3
14.925
2007
599.171
35,4
323.395
19,9
755.711
44,6
16.788
2008
574.171
32,1
463.987
25,9
740.864
41,4
11.680
2009(2)
298.366
21,5
180.195
13,0
894.764
64,6
12.280
Total
2.619.443
1.642.225
3.089.914
73.562
(1) Inclui resíduos enviados para processamento nas estações de reciclagem
(2) Resíduos domiciliares e públicos: informações até junho de 2009.
2.2.1 Resíduos sólidos urbanos – RSU
1,4
1.248.844
100,0
1,1
1.304.928
100,0
1,0
1.695.065
100,0
0,7
1.790.702
100,0
0,9
1.385.605
100,0
-
7.425.144
-
A Tabela 2 apresenta uma classificação dos
resíduos encaminhados ao aterro sanitário de
Belo Horizonte segundo a origem. A Tabela 3
apresenta a composição gravimétrica média dos
resíduos sólidos domiciliares.
Destaca-se o percentual de resíduos de
construção e demolição – RCD (40,3%) que
representam grande parcela dos resíduos
Em 2007, quando o aterro sanitário de Belo
Horizonte encerrou as atividades, eram
dispostas cerca de 4.000 t/d de resíduos sólidos
urbanos, gerados por uma população de
aproximadamente 2,5 milhões de habitantes.
3
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gerados no município. Este material, quando da
operação do aterro sanitário, era utilizado na
manutenção de vias internas do aterro sanitário
e como cobertura diária. O excedente era
disposto em aterro específico para este tipo de
resíduo ou encaminhado para reciclagem nas
Estações de Reciclagem de RCD existentes em
Belo Horizonte.
Em
relação
aos
resíduos
sólidos
domiciliares, verifica-se um alto percentual de
material orgânico (61,6%). Em estudo realizado
em 1995, este percentual correspondia a
aproximadamente 65% (Mercedes, 1995).
Como pode ser observado em Catapreta e
Simões (2008), o percentual de matéria
orgânica gerada em Belo Horizonte, não
apresentou variação muito significativa ao
longo dos últimos 30 anos.
para disposição e coleta adequadas do entulho
até alternativas para seu reaproveitamento.
Além do pioneirismo dessas ações, o fato de
um programa municipal ter continuidade por
mais de 10 anos é um diferencial significativo,
pois outros municípios brasileiros que também
implantaram
ações
semelhantes
não
conseguiram mantê-las ao longo do tempo.
Foram também implantados programas
alternativos, que consistiram na instalação de 3
Usinas de Reciclagem de Entulhos e 29
Unidades de Recebimento de Pequenos
Volumes (URPV), para recebimento de
pequenos volumes carregados por pequenos
transportadores de entulho, em especial os
carroceiros.
Entretanto, grande parte dos RCD gerados
era encaminhada ao aterro sanitário e utilizada
como matéria prima, na cobertura diária dos
RSU e na manutenção de vias. Com a
desativação do aterro sanitário em 2007, os
RCD passaram a ser dispostos em um aterro
preparado exclusivamente para esta finalidade.
Esse aterro possui capacidade para receber até
276.000 m3 de RCD (SLU, 2005) e vida útil
estimada em 3 anos. Na Figura 3 pode ser
observada uma vista geral desse aterro de RCD.
Tabela 2 – Resíduos encaminhados ao aterro sanitário de
Belo Horizonte, segundo a origem (SLU, 2009)
Componente
Resíduos da Coleta Domiciliar
Resíduos de Serviços de Saúde
Resíduos Públicos
Resíduos de Coletas Particulares
Resíduos da Construção e Demolição
Outros
Total
%
em massa
29,9
0,8
24,0
4,8
40,3
0,3
100,0
Tabela 3 – Composição gravimétrica dos resíduos
domiciliares de Belo Horizonte (SMLU, 2004)
Componente
Matéria orgânica
Papel
Plástico
Metal
Vidros
Outros
Total
% em massa
(base úmida)
61,6
9,5
10,9
2,3
2,9
12,9
100,00
Figura 3 – Vista geral do aterro de RCD
Os resíduos da construção e demolição que
eram encaminhados para disposição no aterro
de RCD são aqueles classificados como “Classe
A” pela Resolução 307 do CONAMA
(CONAMA, 2002), ou seja, aqueles passíveis
de serem reutilizados ou reciclados.
2.2.2 Resíduos de construção e demolição
(RCD)
Segundo Fiúza et al. (2007), Belo Horizonte é
considerada referência nacional na gestão de
resíduos da construção civil, principalmente,
pelo fato de ter implementado, no início dos
anos 90, um programa de gestão de resíduos de
construção civil que incluía desde alternativas
2.2.3 Resíduos de serviços de saúde
Entre os anos de 1975 e 1999 os resíduos de
serviços de saúde foram dispostos em áreas
4
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especiais, preparadas para essa finalidade. Em
1999, essas áreas exauriram-se, passando os
RSS a serem co-dispostos com os RSU no
aterro sanitário. Em 2006, com a reestruturação
do aterro sanitário, visando à ampliação de sua
vida útil, os RSS passaram a ser dispostos em
uma área específica.
Essa área constitui-se de uma Célula
Hospitalar, com dimensões de internas de 150
m x 150 m, e altura de 5,0 m, a qual foi
impermeabilizada com uma camada argilosa
compactada de 0.60 cm de espessura subjacente
a uma geomembrana de PEAD de espessura de
2,0 mm e uma camada de proteção mecânica
com espessura de 0.60 m.
A forma de disposição desses resíduos tem
exigido que sejam adotados procedimentos
especiais, que visem à segurança dos
operadores e trabalhadores da frente de
operação. Nas Figuras 4 e 5 são apresentadas
uma vista geral da Célula de RSS e a operação
de aterragem desses resíduos.
papéis, vidros e pequenas quantidades de
matéria orgânica.
2.3 Metodologia de compactação
A metodologia empregada para a compactação
dos resíduos sólidos urbanos (RSU) e de
serviços de saúde (RSS) é a mesma e envolve o
controle de alguns aspectos operacionais.
O processo de aterragem consistia na
descarga e espalhamento dos resíduos, em
camadas de até 0,5 m, na frente de operações do
aterro sanitário, em rampas com inclinações de
aproximadamente 1 (Vertical) : 3 (Horizontal).
Posteriormente, o equipamento compactador
passava sobre os resíduos de 3 a 5 vezes, de
forma a promover a sua compactação.
Ao longo do dia, era realizada a cobertura
dos resíduos dispostos e, ao final do dia, era
feita a cobertura da rampa de aterragem. Todos
os resíduos que eram descarregados na frente de
operações eram pesados e, semanalmente, era
aferido o volume de resíduos compactados, por
meio
de
levantamentos
topográficos
convencionais. A compactação era realizada
com tratores de esteiras com lâminas, com
massa de 17 t, podendo exercer uma pressão de
até 4 t/m2, aproximadamente.
Para os RSU e RSS, a compactação ocorria
no sentido ascendente e para os RCD no sentido
descendente da rampa de aterragem. Destaca-se
que em função das características dos RCD’s,
não era necessário a realização de cobertura
diária e final.
O peso específico dos resíduos foi
determinado por meio do controle topográfico
convencional da frente de operação, onde era
determinado o volume de resíduos aterrados, e
dos valores diários de pesagem de resíduos nas
balanças do aterro sanitário. A metodologia
empregada na determinação do peso específico
dos resíduos foi apresentada e discutida em
Catapreta et al. (2006)
A Figura 6 apresenta uma vista da frente de
operações do aterro sanitário de Belo
Horizonte.
Figura 4 – Vista geral da Célula de disposição de RSS
Figura 5 – Aterragem de RSS
Esses resíduos não foram caracterizados
ainda, mas quantitativamente as principais
frações observadas são materiais plásticos,
5
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35,00
H1
30,00
H2
Frequência (%)
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
7,0<
7,0 a 8,0
8,1 a 9,0
9,1 a 10,0
10,1 a 11,0
>11,0
3
Faixa de Valores (kN/m )
Figura 7 – Distribuição de freqüência dos pesos
específicos dos RSU (2000 a 2007)
Figura 6 – Frente de operação do aterro sanitário de Belo
Horizonte
Embora possa ser verificada uma grande
variação dos valores observados, dada a
complexidade de execução dessa operação e os
diversos fatores que podem influenciar na
compactação dos resíduos, os valores apurados
indicam
um
bom
desempenho
dos
procedimentos operacionais empregados. A
maioria dos valores observados situaram-se na
faixa de 7 a 11 kN/m3, com uma de 9 kN/m3.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Resíduos sólidos urbanos (RSU)
A análise da compactação dos RSU foi
realizada considerando os registros do
monitoramento de campo e abrangeu um
período de 8,0 anos (2000 – 2007). O teor de
umidade médio dos resíduos era de 60% (base
úmida). A hipótese H1 considera o peso dos
resíduos dispostos no aterro e a respectiva
cobertura diária (0,50 m de solo), enquanto H2
representa o peso específico obtido sem
considerar a cobertura diária dos resíduos.
Na Tabela 4 é apresentada a distribuição de
freqüência por faixa de peso específico,
enquanto que a Figura 6 ilustra esses resultados.
Como observado na Figura 7, as curvas de
distribuição de freqüência são semelhantes para
as duas hipóteses de cálculo.
18,0
16,0
Densidade (kN/m3)
14,0
<7
H1
%
H2
%
Faixas de peso específico (kN/m3)
7 a 8 8.1 a 9 9.1 a 10 10,1a 11 >11
63
111
95
53
34
390
8,7
16,2
28,5
24,4
13,6
8,7
100,0
6
18
44
43
21
11
143
4,2
12,6
30,8
30,1
14,7
7,7
100,0
90%
10%
8,0
Mín
6,0
Máx
4,0
75%
0,0
H1
H2
Hipótese
Figura 8 – Representação gráfica da análise estatística
descritiva da variação dos pesos específicos.
Tabela 5 – Estatística descritiva dos pesos específicos dos
RSU (kN/m3) (2000 a 2007)
H2
Função
H1
Mínimo
4,5
5,0
Máximo
16,6
17,1
Mediana
9,0
9,1
Média
9,1
9,3
Desvio padrão
1,6
1,7
Coef. Var
0,17
0,18
Total
34
50%
10,0
2,0
Tabela 4 – Distribuição de freqüência dos pesos
específicos dos RSU (2000 a 2007)
Hipótese
25%
12,0
Na Figura 8 pode ser observada a
representação gráfica e na Tabela 5, os
resultados da análise estatística descritiva para
os resultados obtidos, durante o período
monitorado, para cada hipótese considerada.
Outra variável monitorada foi a inclinação da
rampa da frente de operações do aterro
sanitário. Os valores observados para a
inclinação da rampa de compactação variaram
de 1:2,2 (V:H) até 1:8,1, com média de 1:3,9.
6
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3.3 Resíduos de construção e demolição (RCD)
A Figura 9 relaciona os pesos específicos
obtidos e as inclinações da rampa de aterragem.
Percebe-se que mesmo com as mais baixas
inclinações, elevados pesos específicos foram
obtidos.
Na Tabela 7 são apresentados os resultados do
peso específico dos resíduos de construção e
demolição (RCD) dispostos, no período janeiro
de 2008 a setembro de 2009. Como pode ser
observado, os valores são superiores aos dos
resíduos sólidos urbanos compactados no aterro
sanitário de Belo Horizonte.
Considerando que o peso específico dos
RCD soltos é de 11,9 kN/m3 (valor obtido por
meio de diversas amostragens) e o valor médio
observado, da ordem de 16,1 kN/m3, a
disposição dos resíduos tem proporcionado um
ganho de 35% no peso específico. Não foram
encontrados na literatura valores de referência
para resíduos de construção e demolição
compactados, embora os resultados obtidos
sejam semelhantes aos observados para solos
granulares.
15,0
H2
3
Peso Específico (kN/m )
H1
12,0
9,0
6,0
3,0
0,0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
Inclinação da Rampa de Compactação (1V:nH)
Figura 9 – Inclinação das rampas de compactação e pesos
específicos obtidos (2001 a 2006)
3.2 Resíduos de serviços de saúde
Tabela 7 – Quantidade, volume e peso específico para os
RCD (2008 e 2009)
Peso
Volume
Peso
Específico
Período
Compactado
Compactado
(ton)
(m3)
(kN/m3)
2008
410.010
313.199
13,1
2009(1) 482.013
17,2
279.959
Mínimo
6,0
Máximo
27,4
Média
16,1
(1) Até setembro de 2009
Na Tabela 6 são apresentados os resultados do
peso específico dos RSS compactados, no
período de 2006 a 2009. Como pode ser
observado, os valores são inferiores aos obtidos
na compactação dos RSU, provavelmente em
função da grande quantidade de plásticos, em
detrimento da quantidade de matéria orgânica
presente nos mesmos.
Considerando que o peso específico solto
dos RSS pode apresentar valores que variam
bastante, como 1,5 e 2,8 kN/m3 (Castro, 2006;
Silva & Hoppe, 2005), pode-se dizer que o
valor médio observado, da ordem de 2,6 kN/m3,
indica baixa eficiência da compactação nesse
tipo de resíduo.
4. CONCLUSÕES
O trabalho apresentou os resultados do
monitoramento da compactação e do peso
específico dos resíduos sólidos dispostos no
aterro sanitário de Belo Horizonte. O
monitoramento compreendeu um período total
de oito anos.
Os valores médios de peso específico obtidos
para os diferentes tipos de resíduos (9 kN/m3
para RSU; 2.6 kN/m3 para RSS e 16,1 kN/m3
para RCD) estão dentro dos valores sugeridos
pela literatura, indicando que as atividades de
compactação foram realizadas de forma
adequada. Isso se deveu ao treinamento
constante da equipe de operadores dos
equipamentos e ainda ao acompanhamento
Tabela 6 – Quantidade, volume e peso específico para os
RSS (2006 a 2009)
Período
Peso
Volume
Compactado
(m3)
2006
22.407
2007
63.225
2008
40.756
2009(1)
39.821
Média
(1) Até setembro de 2009
(ton)
7.082
14.411
11.632
9.112
Peso
Específico
Compactado
(kN/m3)
3,2
2,3
2,9
2,3
2,6
7
COBRAMSEG 2010: ENGENHARIA GEOTÉCNICA PARA O DESENVOLVIMENTO, INOVAÇÃO E SUSTENTABILIDADE. © 2010 ABMS.
civil de Belo Horizonte: avaliação de 10 anos de
experiência. Anais do 24o Congresso Brasileiro de
Engenharia Sanitária e Ambiental. Belo Horizonte:
ABES.
Mercedes, S. S. (1995) – Perfil de geração de resíduos
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sistemático que foi realizado pela equipe da
Gerência Operacional da CTRS.
Considerando que as condições de operação
do aterro sanitário de Belo Horizonte são
semelhantes à de diversos aterros do mesmo
porte no Brasil, os resultados obtidos no estudo
podem contribuir para a definição de
parâmetros de projeto e de operação desses
empreendimentos.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Superintendência de
Limpeza Urbana de Belo Horizonte – SLU pelo
apoio na realização dos trabalhos; à Fundação
de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais –
FAPEMIG e ao Conselho Nacional de Pesquisa
– CNPQ, pelo apoio financeiro.
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