Waste collection routing-limited multiple landfills and heterogeneous fleet

This article deals with a real-life waste collection routing problem. To efficiently plan waste collection, large municipalities may be partitioned into convenient sectors and only then can routing problems be solved in each sector. Three diverse situations are described, resulting in three different new models. In the first situation, there is a single point of waste disposal from where the vehicles depart and to where they return. The vehicle fleet comprises three types of collection vehicles. In the second, the garage does not match any of the points of disposal. The vehicle is unique and the points of disposal (landfills or transfer stations) may have limitations in terms of the number of visits per day. In the third situation, disposal points are multiple (they do not coincide with the garage), they are limited in the number of visits, and the fleet is composed of two types of vehicles. Computational results based not only on instances adapted from the literature but also on real cases are presented and analyzed. In particular, the results also show the effectiveness of combining sectorization and routing to solve waste collection problems.

Electromagnetism based approach to Sector design in Waste Collection

For efficient planning of waste collection routing, large municipalities may be partitioned into convenient sectors. The real case under consideration is the municipality of Monção, in Portugal. Waste collection involves more than 1600 containers over an area of 220 km2 and a population of around 20,000 inhabitants. This is mostly a rural area where the population is distributed in small villages around the 33 boroughs centres (freguesia) that constitute the municipality. In most freguesias, waste collection is usually conducted 3 times a week. However, there are situations in which the same collection is done every day. The case reveals some general and specific characteristics which are not rare, but are not widely addressed in the literature. Furthermore, new methods and models to deal with sectorization and routing are introduced, which can be extended to other applications. Sectorization and routing are tackled following a three-phase approach. The first phase, which is the main concern of the presentation, introduces a new method for sectorization inspired by Electromagnetism and Coulomb’s Law. The matter is not only about territorial division, but also the frequency of waste collection, which is a critical issue in these types of applications. Special characteristics related to the number and type of deposition points were also a motivation for this work. The second phase addresses the routing problems in each sector: new Mixed Capacitated Arc Routing with Limited Multi-Landfills models will be presented. The last phase integrates Sectoring and Routing. Computational results confirm the effectiveness of the entire novel approach.

Projeto de uma ETAR para a freguesia de Canelas, Penafiel

O tratamento das águas residuais domésticas surge com o intuito de degradar os poluentes presentes, para que as águas residuais tratadas não prejudiquem o ambiente nem a saúde pública. O presente trabalho teve como objetivo a conceção e o dimensionamento de uma Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) na freguesia de Canelas com a finalidade de substituir a já existente e permitir a ampliação da área da rede de saneamento da freguesia. Foram considerados dois tipos de ETAR’s, compacta e convencional, para tratar águas residuais domésticas de aproxidamente 2000 habitantes, com um caudal médio de 400 m3/dia e um caudal de ponta de 1136,7 m3/dia. Das duas opções optou-se pela convencional uma vez que acarreta um menor investimento, no valor de 187 232 €, e se considera também mais adequada às características do efluente a tratar. O tratamento escolhido inclui inicialmente uma gradagem, com uma grade constituída por sete barras com um espaçamento de 20 mm entre elas, seguida de um tamisador rotativo com uma abertura de malha de 3 mm. Depois do tamisador, optou-se por um sistema de desarenação/desengorduramento com um volume do tanque de 3,95 m3 e um fluxo de ar de 17,9 m3/h. Na fase seguinte considerou-se um tratamento biológico por lamas ativadas em regime de arejamento prolongado num tanque de arejamento de volume igual a 245,8 m3 com um arejador submerso, seguindo-se um decantador secundário de volume 33,3 m3. Por último, escolheu-se um sistema de desinfeção por ultravioleta e, a montante do mesmo, um filtro rápido para eliminar pequenas partículas que o efluente ainda possa conter. Para a desinfeção foram consideradas duas secções com cinco módulos de duas lâmpadas cada, ou seja, vinte lâmpadas ultravioleta. Dos resíduos produzidos pelo tratamento da água residual, os gradados e as areias serão encaminhados para aterro, enquanto que as lamas serão enviadas para a ETAR das Termas de S.Vicente, para que sofram o tratamento adequado e sejam encaminhadas para o destinal final adequado (aplicação em solos agrícolas, compostagem ou em alternativa para aterro). No caso da ETAR covencional foi ainda avaliada a possível reutilização de um decantador da ETAR de Milhundos uma vez que esta se encontrava em fase de desativação. Desta avaliação, concluiu-se que não seria economicamente viável o seu reaproveitamento. Mestrado em Engenharia Química – Tecnologias de Proteção Ambiental Para além disso realizou-se também um levantamento dos principais problemas que ocorrem na maioria das ETAR’s e foram apresentadas as respetivas sugestões de resolução. A realização de um inquérito permititu concluir que os odores são o problema que mais causa incómodo à população.

Estudo da Resistência Mecânica do Betão com Agregado Cerâmico Vermelho

Os sectores da construção e demolição de edifícios são responsáveis por um elevado volume de produção de resíduos. Estes resíduos são normalmente direcionados para aterros, que se encontram, neste momento, sobrelotados. Esta falta de capacidade de receção de resíduos tem como consequência imediata o aumento dos valores monetários associados ao depósito destes materiais excedentários. Com a elevada produção destes resíduos torna-se importante a sua reciclagem e reutilização. No caso da Engenharia Civil, uma grande produtora de resíduos, seria ainda mais interessante o seu reaproveitamento imediato na área. Nesta investigação, pretendeu-se avaliar o desempenho mecânico de betões com diferentes percentagens de agregados cerâmicos vermelhos. Essa investigação passou numa fase inicial pelo estado fresco do betão, de forma a analisar a sua trabalhabilidade. Na fase seguinte, analisou-se no estado endurecido, a resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral. Para concretização deste objetivo produziram-se três tipos de betões: um de referência (areia fina e brita fina), um betão com incorporação de agregados finos e grossos de cerâmica vermelha, juntamente com a areia fina e a brita fina, e o terceiro, um betão com a substituição total da areia fina por cerâmica fina. A realização desta investigação, demostrou que os betões com a incorporação de agregado cerâmico vermelho apresentam resultados de boa qualidade, sendo plausível a sua utilização em estruturas.

Suitability and benefits of implementing lean production on road works

Proceedings IGLC-19, July 2011, Lima, Perú

Industrial symbiosis potential of the Sines oil refinery – environmental and economic evaluation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Gestão e Sistemas Ambientais

The main leachate emissions of uncontrolled landfills

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Engenharia Sanitária

Lime mortars with heat treated clays and ceramic waste: A review

The formulation and use of lime mortars with ceramic particles has, in the past, been a very common technique. Knowledge of such used techniques and materials is fundamental for the successful rehabilitation and conservation of the built heritage. The durability that these mortars have shown encourages the study of the involved mechanisms, so that they may be adapted to the current reality. The considerable amount of waste from old ceramics factories which is sent for disposal might present an opportunity for the production of reliable improved lime mortars. In this paper a number of studies that characterize old building mortars containing ceramic fragments are reviewed. The most important research undertaken on laboratory prepared mortars with several heat treated clays types is presented, specifically with incorporated ceramic waste. Some studies on the pozzolanicity of heat treated clays are examined and the heating temperatures that seem most likely to achieve pozzolanicity are presented. It was verified that some heating temperatures currently used by ceramic industries might correspond to the temperatures that will achieve pozzolanicity.

Incorporação de resíduos de cerâmica em argamassas de cal aérea

Sabe-se que aproximadamente 30% do material produzido pela indústria cerâmica é considerado desperdício e, frequentemente, depositado em aterro, com o impacto ambiental negativo que acarreta. Esta tem sido uma das grandes motivações para a crescente investigação que tem sido levada a cabo a fim de obter soluções viáveis para a sua reintrodução no processo produtivo. A viabilidade do uso de resíduos de material cerâmico tem vindo a ser avaliada, principalmente, na incorporação em betões ou em argamassas com base em cimento. Na antiguidade e na ausência de pozolanas naturais, eram frequentemente utilizados resíduos cerâmicos moídos, atuando como pozolanas artificiais e conferindo algumas características hidráulicas e de durabilidade às argamassas de cal aérea. Temse efetivamente constatado que alguns pós resultantes de desperdícios de cerâmica de barro vermelho, nomeadamente os que foram sujeitos a tratamento térmico a temperaturas inferiores a 900°C e moídos em granulometria fina, podem funcionar como pozolanas artificiais em argamassas. A introdução de resíduos de cerâmica em granulometria mais grossa nas argamassas, como agregado, pode também revelarse vantajoso, na medida em que permite substituir parcialmente a areia normalmente utilizada. Assim sendo, o recurso aos resíduos de cerâmica pode ser muito vantajoso em três vertentes principais: a redução de resíduos a depositar em aterro, a redução da extração de rochas para serem utilizadas na produção de ligantes e de areias e a produção de argamassas com comportamentos melhorados. Com o objetivo de analisar a viabilidade da introdução de resíduos de cerâmica em argamassas, que se pretendem sejam, essencialmente, adequadas como argamassas de substituição, tem vindo a ser desenvolvida investigação na Universidade de Coimbra em colaboração com a Universidade Nova de Lisboa. O trabalho que se apresenta neste artigo é uma pequena parte dessa investigação. Toda esta investigação tem tido o apoio de um projeto de investigação financiado pela FCT.

Influence of ageing on the properties of bitumen from asphalt mixtures with recycled concrete aggregates

The reuse of recycled concrete aggregates in new hot-mix asphalt can be a more sustainable method of production, but these mixtures may need a heat treatment before compaction to improve their water sensitivity performance. A direct consequence of this treatment is an increase in the hot-mix asphalt resilient modulus. The aim of this paper is to analyse the effect of ageing on the stiffness of asphalt mixtures with different amounts of recycled concrete aggregates, before and after a heat treatment, which was analysed through the assessment of its bitumen properties. Moreover, this paper also aims to analyse whether the rolling thin-film oven test is able to simulate the ageing effect of the heat treatment. In the laboratory work, a paving grade bitumen B50/70 has been used to produce asphalt mixtures with 0% and 30% recycled concrete aggregates, and the bitumen was later characterised (using penetration, softening point, dynamic viscosity and dynamic shear rheometer tests) in various situations, such as when using virgin bitumen, short-term aged bitumen, aged bitumen after heat treatment (simulated with 4 h of rolling thin-film oven test) and bitumen samples recovered from asphalt mixtures with different production mixes (0% and 30% recycled concrete aggregate) and heat treatment conditions (0 and 4 h of curing time in the oven). Based on the results obtained, it could be concluded that the ageing resulting from the heat treatment is the primary cause of the hot-mix asphalt's increased stiffness, while recycled concrete aggregate content has a small influence. Moreover, it could be concluded that when there is no curing time, the recycled concrete aggregate protects the bitumen against ageing. Additionally, it could be stated that the rolling thin-film test is able to adequately simulate the ageing effect of the heat treatment. Thus, this test is useful for determining the ageing suffered by the bitumen when the recycled concrete aggregate mixture is manufactured using a heat treatment.

Can oil, plastic and RAP wastes have a new life in novel asphalt mixtures?

The pavement recycling allows to reuse reclaimed asphalt pavement (RAP) or other waste materials in new asphalt mixtures for road construction or rehabilitation, thus re-ducing the use of virgin materials (aggregates and bitumen). Thus, the main aim of this study is to minimize the use of natural resources through the reuse of three waste materials: HDPE, mo-tor oil and RAP. Different amounts of waste motor oil and HDPE were added to an asphalt binder with 50% aged bitumen. The best solutions to produce the modified binders (4.5 to 5.0% HDPE and 10 % waste motor oil) performed as well as a conventional bitumen although they only used 35 % of virgin bitumen. Asphalt mixtures with 50 % RAP were produced with the selected modified binders, improving some characteristics in comparison with conventional asphalt mixtures. In conclusion, these wastes can revive in new asphalt mixtures.

Sustentabilidade no Design: uma abordagem aos resíduos limpos das indústrias do calçado

Dissertação de mestrado em Design e Marketing

“ Da Moda ao Resíduo e do Resíduo à Moda”: um contributo sustentável no uso da pele residual na Indústria do calçado

Dissertação de mestrado em Design e Marketing

Aproximación al diseño de sistemas de bio-reactores para la delignificación de materiales lignocelulósicos y para la decontaminación de suelos y efluentes. Approximation to the design of bio-reactors systems for the delignificación of lignocellulosic materials and for the decontamination of soil and effluents

Los materiales lignocelulósicos residuales de las actividades agroindustriales pueden ser aprovechados como fuente de lignina, hemicelulosa y celulosa. El tratamiento químico del material lignocelulósico se debe enfrentar al hecho de que dicho material es bastante recalcitrante a tal ataque, fundamentalmente debido a la presencia del polímero lignina. Esto se puede lograr también utilizando hongos de la podredumbre blanca de la madera. Estos producen enzimas lignolíticas extracelulares fundamentalmente Lacasa, que oxida la lignina a CO2. Tambien oxida un amplio rango de sustratos ( fenoles, polifenoles, anilinas, aril-diaminas, fenoles metoxi-sustituídos, y otros), lo cual es una buena razón de su atracción para aplicaciones biotecnológicas. La enzima tiene potencial aplicación en procesos tales como en la delignificación de materiales lignocelulósicos y en el bioblanqueado de pulpas para papel, en el tratamiento de aguas residuales de plantas industriales, en la modificación de fibras y decoloración en industrias textiles y de colorantes, en el mejoramiento de alimentos para animales, en la detoxificación de polutantes y en bioremediación de suelos contaminados. También se la ha utilizado en Q.Orgánica para la oxidación de grupos funcionales, en la formación de enlaces carbono- nitrógeno y en la síntesis de productos naturales complejos. HIPOTESIS: Los hongos de podredumbre blanca, y en condiciones óptimas de cultivo producen distintos tipos de enzimas oxidasas, siendo las lacasas las más adecuadas para explorarlas como catalizadores en los siguientes procesos:  Delignificación de residuos de la industria forestal con el fin de aprovechar tales desechos en la alimentación animal.  Decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales. Se realizarán los estudios para el diseño de bio-reactores que permitan responder a las dos cuestiones planteadas en la hipótesis. Para el proceso de delignificación de material lignocelulósico se proponen dos estrategias: 1- tratar el material con el micelio del hongo adecuando la provisión de nutrientes para un desarrollo sostenido y favorecer la liberación de la enzima. 2- Utilizar la enzima lacasa parcialmente purificada acoplada a un sistema mediador para oxidar los compuestos polifenólicos. Para el proceso de decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales se trabajará también en dos frentes: 3) por un lado, se ha descripto que existe una correlación positiva entre la actividad de algunas enzimas presentes en el suelo y la fertilidad. En este sentido se conoce que un sistema enzimático, tentativamente identificado como una lacasa de origen microbiano es responsable de la transformación de compuestos orgánicos en el suelo. La enzima protege al suelo de la acumulación de compuestos orgánicos peligrosos catalizando reacciones que involucran degradación, polimerización e incorporación a complejos del ácido húmico. Se utilizarán suelos incorporados con distintos polutantes(por ej. policlorofenoles ó cloroanilinas.) 4) Se trabajará con efluentes industriales contaminantes (alpechínes y/o el efluente líquido del proceso de desamargado de las aceitunas). The lignocellulosic raw materials of the agroindustrial activities can be taken advantage as source of lignin, hemicellulose and cellulose. The chemical treatment of this material is not easy because the above mentioned material is recalcitrant enough to such an assault, due to the presence of the lignin. This can be achieved also using the white-rot fungi of the wood. It produces extracellular ligninolitic enzymes, fundamentally Laccase, which oxidizes the lignin to CO2. The enzyme has application in such processes as in the delignification of lignocellulosic materials and in the biobleaching of fibers for paper industry, in the treatment of waste water of industrial plants, in the discoloration in textile industries, in the improvement of food for ruminants, in the detoxification of polutants and in bioremediation of contaminated soils. HYPOTHESIS: The white-rot fungi produce different types of enzymes, being the laccases the most adapted to explore them as catalysts in the following processes:  Delignification of residues of the forest industry in order to take advantage of such waste in the animal feed.  Decontamination of soils and / or waste waters. The studies will be conducted for the design of bio reactors that allow to answer to both questions raised in the hypothesis. For the delignification process of lignocellulosic material they propose two strategies: 1- to treat the material with the fungi 2-to use the partially purified enzyme to oxidize the polyphenolic compounds. For the soil and/or waste water decontamination process, we have: 3- Is know that the enzyme protects to the soil of the accumulation of organic dangerous compounds catalyzing reactions that involve degradation, polymerization and incorporation to complexes of the humic acid. There will be use soils incorporated into different pollutants. 4- We will work with waste waters (alpechins or the green olive debittering effluents.

Ireland's biodegradable municipal waste

This project focuses on the EU Landfill Directive targets for Biodegradable Municipal Waste (BMW) specifically focusing on how the targets will affect Ireland and its waste management infrastructure. Research will consist of reviewing relevant literature, legislation and policies that will provide a comparable between Ireland and other nations. Planning processes which govern both the building structure and running capacities of treatment facilities is also necessary in order to predict amounts of waste diverted from landfill. The efficiency of these treatment plants also requires investigation. Another objective is to research further information on Irelands organic ‘brown’ bin service, this will involve discovering the roll out of bins in the future over a defined time scale as well as the potential amounts of waste that will be collected. Figures received from waste management and waste treatment companies will be combined with figures from the Environmental Protection Agency’s (EPA) annual reports. This will give an indication to past trends and shed light on possible future trends. With this information annul waste volumes consigned to landfill can be calculated and used to determine whether or not Ireland can achieve the EU Landfill Directive targets. Without significant investment in Irelands waste management infrastructure it is unlikely that the targets will be met. Existing waste treatment facilities need to be managed as efficiently as possible. Waste streams must also be managed so waste is shared appropriately between companies and not create a monopolising waste treatment facility. The driving forces behind an efficient waste management infrastructure are government policy and legislation. An overall and efficient waste management strategy must be in place, along with disincentives for landfilling of waste such as the landfill levy. Encouragement and education of the population is the fundamental and first step to achieving the landfill directive targets.