Grain size stabilization of soil with red clay for impermeable layers in sanitary landfills: a case study
DOI:
https://doi.org/10.36661/2596-142X.2025v7n1.15100Keywords:
Final cover layer, Permeability, Natural resources, Base liner systemAbstract
Currently, the most common method for the final disposal of Municipal Solid Waste (MSW) is sanitary landfill, which typically includes base and cover liners constructed with clayey soil. These liners aim to mitigate environmental impacts associated with the biodegradation of MSW. This study conducts geotechnical analyses using soil mixtures to determine the optimal composition for application in the base and cover liners of a sanitary landfill. The study was conducted at the Vale do Jaguaribe Sanitary Landfill under construction in Limoeiro do Norte - CE, using samples of natural soil and clayey soil collected from Russas - CE. Mixtures containing 40% and 50% clayey soil were prepared for geotechnical characterization, saturated permeability coefficient determination, and chemical and mineralogical analyses. The results indicated hydraulic conductivities of 7.13 × 10⁻⁷ m/s for the natural soil and 1.40 × 10⁻⁸ and 6.70 × 10⁻⁹ m/s for the mixtures with 40% and 50% clay, respectively, in samples compacted using Standard Proctor energy at the maximum dry density and optimum moisture content. It is concluded that the natural soil from the landfill site, when mixed with clayey soil, can be used both in the base liner system and in the cover layer of sanitary landfills, depending on the type of MSW.
Downloads
References
ALCÂNTARA, P. B. Avaliação da Influência da Composição de Resíduos Sólidos Urbanos no Comportamento de Aterros Simulados. 2007. 364f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife–PE, 2007.
ALEMANHA. Deponieverordnung – DepV: Ordinance on Landfills and Long-Term Storage. Berlin: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, 2009.
AL-SOUDANY, K. Y.; FATTAH, M. Y.; RAHIL, F. H. Clay barriers performance in landfills: A review. Engineering and Technology Journal, v. 42, n. 11, p. 1327–1342, 2024.
ALONSO, T. P. Condutividade Hidráulica de Solos Compactados em Ensaios com Permeâmetro de Parede Flexível. Dissertação de Mestrado, Escola de Engenharia de São Carlos, dissertação de mestrado. 113p. Escola de Engenharia de São Carlos. Universidade de São Paulo.
ARAUJO, P. S. Análise do desempenho de um solo compactado utilizado na camada de cobertura de um aterro sanitário. Dissertação (Engenharia Civil e Ambiental). Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande-PB, 2017.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 10.004: Resíduos Sólidos: classificação. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 13292: Solo – Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos granulares à carga constante. Rio de Janeiro, 2021a.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 13.896: Aterros de resíduos não perigosos - Critérios para projeto, implantação e operação. Rio de Janeiro, 1997. 12p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 14.545: Solo - Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos argilosos à carga variável. Rio de Janeiro, 2021b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 15.849: Resíduos sólidos urbanos – Aterros sanitários de pequeno porte – Diretrizes para localização, projeto, implantação, operação e encerramento. Rio de Janeiro, 2010.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 6.457: Solos — Preparação de amostras para ensaios de compactação, caracterização e determinação do teor de umidade. Rio de Janeiro, 2024.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 6.459: Solo determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro, 2016b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 6.502: Representação de área de trabalho para desenhos técnicos. Rio de Janeiro, 1995.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 7.180: Solo Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro, 2016d.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 7.181: Solo Análise granulométrica. Rio de Janeiro, 2016e.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 7.182: Solo Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 2016f.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS – ABNT. NBR 7185: Determinação da massa específica aparente, in situ, com emprego do frasco de areia. Rio de Janeiro, 2016. 8p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE RESÍDUOS E MEIO AMBIENTE - ABREMA. Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil 2024. São Paulo: ABREMA, 2024. Disponível em: https://abrema.org.br/panorama/. Acesso em: 14 jun. 2025.
ASTM – AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. D2487: Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2017.
BENSON, C. H.; TRAST, J. M. Hydraulic conductivity of thirteen compacted clays. Clays and clay minerals, v. 43, n. 6, p. 669-681, 1995.
CATAPRETA, C.A.C. Comportamento de um aterro sanitário experimental: avaliação da influência do projeto, construção e operação. 2008. 316f. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, 2008.
CETESB - COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO. Resíduos Sólidos Industriais. 2. ed. São Paulo: CETESB, 1993. 233p.
CHRUSCIAK, M. R.; RAMBO, L. R.; ORNELAS, F. S.; CORRÊA, A. C. S.; BANHA, G. L. S.; ARAÚJO, G. R. M. B. Geotecnia na Região Norte: práticas e atuação de engenheiros geotécnicos no norte do Brasil. v. 1. Palmas‑TO: Instituto Federal do Tocantins; ABMS Núcleo Norte, 2023.
CROZETTA, J. R.; NANDI, V. S.; ROSSO, F.; ZACCARON, A.; NIERO, D. F. Influência da granulometria na plasticidade e retração de secagem das argilas. Cerâmica Industrial, São Paulo, v. 21, n. 1, p. 12–18, 2016.
DANIEL, D. E. Geotechnical practice for waste disposal. Ed. Chapman & Hall. London, 1993.
DAS, B. M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 7. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013.
FREMPONG, E. M.; YABFUK, E. K. Compatibility of three tropical clayey soils with MSW landfill leachate. Submitted to 57th Canadian Geotechnical Conference. Quebec City, Canada. Oct, 24-27. 2004.
GIUSTI, L. A review of waste management practices and their impact on human health. Waste Management, v29, p.2227-2239, 2009.
GOMES, G. J. C. Análise da adição de composto orgânico para dimensionamento de biocoberturas em aterro sanitário. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.
GUERRA, T. F. M. F.; SENA, T. S.; MARQUES JUNIOR, F. A. F.; MELO, M. C.; PAIVA, W. Methane generation potential for waste with different landfill ages, International Journal of Environment and Waste Management, Vol. 35, No. 2, 2024.
GUPT, R. K.; BORDOLOI, S.; SAHOO, R. K.; SEKHARAN, S. Mechanical performance and micro-structure of bentonite-fly ash and bentonite-sand mixes for landfill liner application. Journal of Cleaner Production, v. 292, p. 126033, 2021.
HANNAN, M. A.; MAMUN, M. A. A.; HUSSAIN, A.; BASRI, H.; BEGUM, R. A. A review on technologies and their usage in solid waste monitoring and management systems: Issues and challenges. Waste Management, v43, p.509-523, 2015.
JIAO,W.; ZHOU, D.; WANG, Y. Effects of Clay Content on Pore Structure Characteristics of Marine Soft Soil. Water, 13, 1160, 2021.
KAWAHIGASHI, F.; MENDES, M. B.; GOMES DA ASSUNÇÃO JÚNIOR, V.; GOMES, V. H.; FERNANDES, F.; HIROOKA, E. Y.; KURODA, E. K. Pós-tratamento de lixiviado de aterro sanitário com carvão ativado. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 19, n. 3, p. 235–244, 2014.
NATH, A.; KABIR, M. H.; AL KAFY, A.; RAHAMAN, Z. A.; RAHMAN, M. T. Geotechnical properties and applicability of bentonite-modified local soil as landfill and environmental sustainability liners. Environmental and Sustainability Indicators, v. 18, p. 100241, 2023.
NOROUZI, H.; UYGAR, H.; NALBANTOGLU, Z. A review on the effects of landfill leachate on the physical and mechanical properties of compacted clay liners for municipality landfills. Arabian Journal of Geosciences, v. 15, p. 1174, 2022.
SANTOS, Jeovana Jisla das Neves. Avaliação geotécnica de misturas de solo e composto orgânico para uso como biocoberturas em aterros sanitários. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2019.
KABIR, M. H.; TAHA, M. R. Assessment of physical properties of a granite residual soil as na isolation barrier. Eletronic Journal of Geotechnical Engineering, v.92c, 13pp, 2004.
MAGALHÃES, A. G.; BORGHETTI SOARES, M. M. Desempenho de cobertura de aterro sanitário com uso de solo expansivo. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 25, n. 2, p. 263–270, 2021.
MELARE, A. V. S.; GONZALEZ, S. M.; FACELI, K.; CASADEI, V. Technologies and decision support systems to aid solid-waste management: a systematic review. Waste Management, 2017, vol. 59, p. 567-584.
MIGUEL, G. D.; BENETTI, M.; HEINECK, K. S. Uma Abordagem Geral dos Principais Fatores Influenciadores no Desempenho de Geocompostos Argilosos. Holos Environment, v20, p. 251-271, 2020.
SADASIVAM, B. Y. Biochar-based biocovers for landfill methane mitigation: quantifying adsorption, transport and oxidation. 2019. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – University of Illinois at Chicago, Chicago, 2019.
SENA, T. S.; SANTOS, J. J. N.; SOUZA, J. C. M.; BORGHETTI SOARES, A.; MELO, M. C.; MONTEIRO, V. E. D. Effects of organic compost, saturation, and compaction on air permeability in compost-modified soil for landfill biocover systems. Journal of Environmental Engineering, no prelo, 2025.
SILVA, Daniela L. Machado da. Adsorção de Metais Tóxicos em Liners de Solo Compactado em Aterros Sanitários. 2018. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, 2018.
SILVA, Daniela L. Machado da. Mecanismos de Transporte de Metais Pesados em Misturas de Solos Utilizados como Camada de Base em Aterro Sanitário. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, 2023.
SILVA, T. F.; FREITAS, I. R. Potential of biogas generation from solid urban waste from the northwest region of São Paulo using different technical forecast models, Bioenergy in Review: Dialogues Vol. 9, No. 1, pp.87–100, 2019.
USEPA – UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Technical guidance for RCRA/CERCLA final covers. Office of solid waste an emergency response. EPA-540-R-04-007. Washington DC. USEPA, 2004. 421p.
ZUQUETTE, L. V. Geotecnia Ambiental. 1ª ed. Elsevier. Rio de Janeiro, RJ. 2015. 399 p.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Camila Barboza de Oliveira, Thiago de Sá Sena, Gilmar da Silveira Silva, Daniela Lima Machado da Silva
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
-
O(s) autor(es) autoriza(m) a publicação do artigo na revista;
-
O(s) autor(es) atesta (m) que a contribuição é original e inédita e que não está em processo de avaliação em outra(s) revista(s);
-
A revista não se responsabiliza pelas opiniões, ideias e conceitos emitidos nos textos, por serem de inteira responsabilidade de seu(s) autor(es);
-
É reservado aos editores o direito de proceder ajustes textuais e de adequação do artigo às normas da publicação;
-
Autores mantêm os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Creative Commons Atribuição 4.0 Não Adaptada, que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista
