Pós-tratamento de água residuária doméstica com biocarvão para fertirrigação de culturas agrícolas

Abstract

A escassez de recursos hídricos e a crescente demanda por alimentos tornam necessária a adoção de estratégias que reduzam o consumo de água de boa qualidade na agricultura. Nesse contexto, o reúso de águas residuárias tratadas surge como alternativa promissora. Para sua viabilização, devem ser asseguradas condições agronômicas, ambientais e sanitárias que garantam o uso seguro do efluente na agricultura. Com este trabalho avaliou-se o uso de biocarvões produzidos a partir de resíduos agrícolas como meios filtrantes no pós-tratamento de água residuária doméstica destinada à fertirrigação do feijão-caupi (Vigna unguiculata) e do coentro (Coriandrum sativum). Foram produzidos biocarvões de casca de coco e de bagaço de laranja, com posterior caracterização de suas propriedades físico-químicas e estruturais. Em seguida, esses materiais foram empregados em sistemas filtrantes de baixo custo, desenvolvidos em escala de bancada. A água residuária tratada em nível secundário, com e sem tratamento terciário por biocarvão, foi utilizada na fertirrigação das culturas. As aplicações ocorreram em diferentes proporções, misturadas à água de abastecimento. Foram realizados dois ciclos de cultivo conduzidos em ambiente protegido. Avaliaram-se parâmetros físicos, químicos e microbiológicos da água. Além disso, foram analisadas as características agronômicas e produtivas das culturas, a eficiência do uso da água e a qualidade microbiológica dos produtos colhidos. Os resultados indicaram que o pós-tratamento com biocarvão promoveu melhorias na qualidade da água residuária, refletindo em respostas agronômicas mais estáveis ao longo dos ciclos de cultivo. Observou-se redução expressiva da carga microbiológica, com remoção superior a 99% de coliformes termotolerantes após a passagem pelos biofiltros. No feijão-caupi, a água filtrada proporcionou maior regularidade no crescimento e na produção. Além disso, não comprometeu a qualidade microbiológica dos grãos, que atenderam aos critérios de segurança para consumo humano. No coentro, cultura mais sensível à qualidade da água, o uso da água filtrada resultou em melhor desempenho agronômico no primeiro ciclo. No segundo ciclo, observou-se maior estabilidade das respostas, especialmente em proporções intermediárias de água residuária. De modo geral, as análises de regressão indicaram que proporções intermediárias de água residuária estiveram associadas aos melhores resultados decrescimento, produção e produtividade do uso da água. Observou-se maior estabilidade desses efeitos quando o efluente foi submetido ao pós-tratamento. Conclui-se que o reúso de água residuária tratada é viável para a fertirrigação das culturas avaliadas. O biocarvão, como etapa complementar de tratamento, apresenta-se como alternativa de baixo custo. Além disso, se destaca por aumentar a confiabilidade do sistema, conservar recursos hídricos e valorizar resíduos agroindustriais. Palavras-chave: biofiltros; coentro; efluentes domésticos; feijão-caupi; reúso de água.

Water scarcity and the increasing demand for food require the adoption of strategies that reduce the use of high-quality water in agriculture. In this context, the reuse of treated wastewater emerges as a promising alternative. For its implementation, agronomic, environmental, and sanitary conditions must ensure the safe use of effluents in agricultural systems. This study evaluated the use of biochars produced from agricultural residues as filtering media in the post-treatment of domestic wastewater intended for the fertigation of cowpea (Vigna unguiculata) and coriander (Coriandrum sativum). Biochars were produced from coconut husk and orange bagasse and subsequently characterized regarding their physicochemical and structural properties. These materials were then applied in low-cost filtration systems developed at bench scale. Secondary-treated wastewater, with and without tertiary treatment using biochar, was used in the fertigation of the crops, applied in different proportions mixed with tap water. Two crop cycles were conducted under protected conditions. Physical, chemical, and microbiological parameters of the water were evaluated, as well as agronomic and productive characteristics of the crops, water use efficiency, and microbiological quality of the harvested products. The results indicated that biochar post-treatment improved the quality of the wastewater and promoted more stable agronomic responses throughout the cultivation cycles. A significant reduction in microbiological load was observed, with more than 99% removal of thermotolerant coliforms after filtration through the biofilters. In cowpea, filtered water provided greater regularity in plant growth and yield and did not compromise the microbiological quality of the grains, which met food safety standards for human consumption. In coriander, a crop more sensitive to water quality, the use of filtered water resulted in improved agronomic performance during the first cycle. In the second cycle, responses became more stable, particularly at intermediate proportions of wastewater. Overall, regression analyses indicated that intermediate proportions of wastewater were associated with the best results for growth, yield, and water productivity, with greater stability when the effluent underwent post-treatment. The results demonstrate that the reuse of treated wastewater is a viable alternative for the fertigation of the evaluated crops. Biochar, as a complementary treatment step,represents a low-cost technology capable of increasing system reliability, conserving water resources, and promoting the valorization of agro-industrial residues. Keywords: biofilters; coriander; domestic effluents; cowpea; water reuse.