RESUMO Os resíduos sólidos urbanos (RSU) contêm aproximadamente 50% de fração orgânica (FO), que, por meio de processos de biodegradação em aterros sanitários, resultam em lixiviados e biogás. A degradação anaeróbia ocorre impulsionada por processos microbianos realizados por um consórcio complexo de micro-organismos, responsáveis pelas diferentes fases. Por outro lado, observa-se que as nanopartículas (NP), especialmente as de prata (NPsAg), vêm sendo cada vez mais utilizadas em novos produtos. Assim, os RSU podem apresentar materiais nanoparticulados, que, depositados em aterros sanitários, se comportam de maneira ainda pouco conhecida, podendo influenciar os processos de biodegradação. Os objetivos do presente trabalho são analisar e verificar o potencial metanogênico de resíduos sólidos orgânicos com e sem a interferência de diferentes concentrações e tipos de NPsAg. Para isso, foram realizados ensaios do potencial biometanogênico com as concentrações de 5, 15, 45, 50, 150 e 450 mg NPsAg.kg−1 RSU e comparados com a amostra padrão (branco). Diferentes tipos de nanopartículas foram utilizados: sólido (em pó), solução em base aquosa e em base alcoólica com álcool polivinílico (PVA). Os resultados mostram que, em concentrações altas (150 e 450 mg NPsAg.kg−1), as NPsAg tendem a diminuir a atividade dos micro-organismos metanogênicos. Finalmente, a modelagem dos resultados mostrou que o modelo logístico se ajusta bem aos dados experimentais. A regressão linear entre os parâmetros desse modelo e a concentração de NPsAg demonstram o decréscimo dos parâmetros com o aumento na concentração desses compostos.

ABSTRACT Municipal solid waste (MSW) contains approximately 50% of organic fraction (OF), which through landfill biodegradation processes results in leachate and biogas. Anaerobic degradation occurs driven by microbial processes, with a complex consortium of microorganisms, responsible for different phases. On the other hand, it is observed that nanoparticles (NPs), specially silver nanoparticles (AgNPs), have been appearing in a large range of new products. The MSW, for example, can present nanoparticulate materials, which, deposited in landfills, behave in a way still little known in science, and that can influence the biodegradation processes. The objective of this work is to analyze and verify the biochemical methanogenic potential of organic solid waste with and without the interference of different concentrations and types of AgNPs. For that purpose, tests of biochemical methane potential (BMP) with the concentrations of 5, 15 and 45, 50, 150 and 450 AgNPs mg.kg−1 were carried out and verified through a standard sample (white). Different types of nanoparticles were used: solid (powder), and two solutions, aqueous and alcoholic (polyvinyl alcohol — PVA). The results showed the interference of AgNPs in the highest concentrations used, considerably decreasing the biological process measured through the activity of microorganisms in the production of methane gas, which occurred in the range between 150 and 450 mg.kg−1 of AgNPs. Finally, the statistical studies and the mathematical modeling of the results showed that the logistic model adjusted well to the experimental data. The linear regression of the model parameters with the concentration of AgNPs demonstrates the decrease in the values of the parameters with the increase in the concentration of these compounds.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi verificar a toxicidade de lixiviados de reatores piloto (RP) simulando um aterro contendo diferentes concentrações de nanopartículas de prata (AgNP). Testes de toxicidade aguda (48 h) com Daphnia magna foram realizados em lixiviados contendo 50, 150 e 450 mg de AgNP.kg-1, além de um branco para controle. Foram realizados testes de toxicidade com a solução pura de nanopartículas de prata e lixiviados resultantes dos reatores. Os testes de toxicidade aguda realizados com D. magna confirmaram a toxicidade dos lixiviados, bem como confirmaram que as nanopartículas de prata são tóxicas, apresentando EC50 (48 h) de 0,63 µg.L-1 de nanopartículas puras e variando de 1,52 a 3,37% para os lixiviados. No geral, os resultados do presente estudo indicam que a exposição dos invertebrados aquáticos a nanopartículas de prata pode ter importantes efeitos ecológicos nos níveis tróficos inferiores nos ecossistemas aquáticos. Os resultados podem contribuir para a melhor compreensão da qualidade dos lixiviados de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos (RSU), com referência à interferência de nanopartículas e consequente eficiência de tratamento destes.

ABSTRACT This work’s objective was to verify the leachates toxicity from pilot reactors (PR) simulating a landfill containing different concentrations of silver nanoparticles (AgNP). Acute toxicity tests (48 h) with Daphnia magna were carried out in leachates containing 50, 150 and 450 mg AgNP.kg-1, in addition to a blank for control. Toxicity tests with the pure solution of silver nanoparticle and leachates resulted by the reactors were performed. The acute toxicity tests performed with D. magna confirmed the toxicity of the leachates, as well as confirmed that the silver nanoparticles are toxic, presenting EC50 (48 h) of 0.63 µg.L-1 of pure nanoparticle and ranging from 1.52 to 3.37% for the leachates. Overall, the results from the present study indicate that exposures of aquatic invertebrates to silver nanoparticles could have important ecological effects on lower trophic levels in aquatic ecosystems. The results may contribute to a better understanding of the quality of municipal solid waste (MSW) landfill leachates, with reference to nanoparticle interference and consequent treatment efficiency.

RESUMO Esta pesquisa avaliou o desempenho do sistema de tratamento biológico de lixiviado de um aterro sanitário em escala real formado por duas lagoas anaeróbias (LAs) operadas em série, um sistema de lodos ativados (SLOA) e uma lagoa facultativa (LF). O objetivo do estudo foi avaliar a eficiência desse sistema biológico por meio do monitoramento de variáveis físico-químicas e ensaios de toxicidade, já que existe carência de artigos científicos para estudos em escala real e para esse tipo de configuração no tratamento de lixiviados. As coletas foram realizadas com frequência quinzenal, seguidas de análises laboratoriais para caracterização dos diferentes lixiviados coletados ao longo do tratamento. A eficiência de remoção de matéria orgânica observada foi de 80 e 60% para carbono orgânico dissolvido e demanda química de oxigênio, respectivamente. O sistema apresentou ainda eficiência de 83 e 73% para remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo, respectivamente. Observou-se uma diminuição média de 44% de toxicidade do lixiviado tratado, que apresentou características tóxicas para o organismo teste Daphnia magna . A configuração do sistema biológico demonstrou-se vantajosa na remoção de matéria orgânica e fração nitrogenada, contudo os resultados indicam a necessidade de tratamento complementar.

ABSTRACT This study evaluated the performance of the biological treatment of leachate from a landfill full scale formed by two anaerobic lagoons operated in series an activated sludge system and a facultative pond system. The objective of the study was evaluate the efficiency proof this biological system through monitoring of physical-chemical variables and toxicity tests since there are few scientific papers considering full scale and this configuration for treatment of leachate. The sampling and laboratory analysis were performed fortnightly for characterization of different leachate along of the treatment. The removal efficiency of organic matter was 80 and 60% for dissolved organic carbon and chemical oxygen demand, respectively. The system also reached efficiencies of 83 and 73% for removal of ammoniacal nitrogen and phosphorus, respectively. It was observed an average decreasing of 44% of toxicity of the treated leachate, but it presented toxic characteristics to the organism Daphnia magna. The configuration of the biological system proved to be advantageous for the removal of organic matter, but the results indicate the need for further treatment.