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Assessment of Recycled Brick and Concrete Aggregate as Filter Media for Laundry Wastewater Treatment for Irrigation Purposes

Este estudo demonstra que o agregado de tijolo quebrado reciclado, particularmente a uma profundidade de leito de 900 mm, serve como um meio filtrante quimicamente estável e de baixo custo para tratar eficazmente águas cinzentas de lavanderia para atender aos padrões de irrigação em ambientes com recursos limitados, superando o concreto britado ao evitar a lixiviação de cálcio e a elevação dos níveis de pH, CE e TDS.

Autores originais: Rebecca Adepate Olaoye, Oluwaferanmi Melchizedek Olatunbosun, Favour Ayomide Bamigboye, Stephen Akinola Olaiya

Publicado 2026-10-21

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CC BY 4.0

Autores originais: Rebecca Adepate Olaoye, Oluwaferanmi Melchizedek Olatunbosun, Favour Ayomide Bamigboye, Stephen Akinola Olaiya

Artigo original sob licença CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo

Em muitas cidades em crescimento, dois problemas distintos frequentemente colidem: a escassez de água limpa para a agricultura e uma montanha de entulho deixada para trás quando edifícios são demolidos. A água que vem da lavagem de roupas, conhecida como águas cinzas, é cheia de sabão e sujeira, mas é frequentemente muito suja para ser usada diretamente nas plantações. Ao mesmo tempo, a indústria da construção gera vastas quantidades de concreto e tijolos quebrados, que geralmente são descartados em aterros sanitários em vez de serem aproveitados. Cientistas há muito se perguntam se esses dois problemas poderiam ser resolvidos juntos, utilizando os materiais de construção quebrados para limpar a água suja. A ideia é simples: assim como um filtro de café retém o pó enquanto deixa o líquido passar, um leito de rocha triturada poderia reter a sujeira e o sabão da água da lavanderia, deixando para trás algo limpo o suficiente para regar um jardim. Esta abordagem é particularmente atraente em locais onde estações de tratamento caras estão fora de alcance, oferecendo uma maneira de transformar resíduos em recursos sem a necessidade de máquinas complexas ou eletricidade.

Uma equipe de pesquisadores na Nigéria decidiu testar essa ideia com um foco específico na água de lavanderia e nos dois tipos mais comuns de detritos de construção: tijolos quebrados e concreto triturado. Eles montaram uma série de tubos transparentes e altos em um laboratório, preenchendo-os com camadas desses materiais para atuar como filtros. Os tijolos vinham de antigas paredes de argila cozida, enquanto o concreto era feito dos restos de estruturas de construção reforçadas. Para tornar o teste realista, eles coletaram água de lavanderia real de um negócio local em Ogbomoso, que utilizava um sabão líquido caseiro em vez de pó comercial. Eles despejaram essa água suja no topo de seis colunas diferentes, cada uma preenchida com tijolo ou concreto em profundidades variadas, e observaram o que saía pelo fundo. O objetivo era ver se a água ficava mais clara, se o sabão era removido e se a água permanecia segura para as plantas, tudo isso enquanto verificavam se os filtros acabariam entupindo e parando de funcionar.

Os resultados mostraram que ambos os materiais funcionaram bem na limpeza da água, mas se comportaram de maneiras muito diferentes. À medida que a água passava pelas camadas, os filtros conseguiam reter uma quantidade significativa da turbidez e do sabão. Quanto mais profunda a camada de material, mais limpa a água ficava. Nas colunas mais profundas, a água perdeu cerca de 80 por cento de sua turbidez e metade de seu conteúdo de sabão. No entanto, uma diferença crucial surgiu quando os pesquisadores analisaram a composição química da água após passar pelo filtro. O tijolo quebrado atuou como um limpador estável e neutro; ele removeu poluentes sem adicionar nada de novo à água. O concreto triturado, por outro lado, atuou como uma esponja dissolvente. Enquanto a água fluía através dele, o concreto liberava cálcio e elevava o pH da água, tornando-a mais alcalina e aumentando a quantidade de sólidos dissolvidos. Embora o concreto tenha feito um trabalho ligeiramente melhor na retenção da sujeira visível, ele também alterou a natureza química da água de uma forma que poderia ser prejudicial ao solo ao longo do tempo.

Quando a equipe mediu a água em relação às diretrizes internacionais para irrigação, o filtro de tijolo quebrado produziu o melhor resultado. A água que saía das colunas de tijolo estava quimicamente estável e segura para a maioria das culturas, com os níveis de sódio caindo para um ponto que não danificaria o solo. O filtro de concreto também reduziu os níveis de sódio, mas o fez adicionando cálcio à mistura, o que fez os números parecerem bons no papel sem realmente melhorar a qualidade da água de uma forma natural. Um problema permaneceu para ambos os filtros: o teor de sal, especificamente o cloreto, não foi removido de forma eficaz. Mesmo após passar pelos filtros, a água ainda continha cloreto suficiente para ser considerada um risco moderado para plantas sensíveis, o que significa que, embora os filtros fossem um ótimo começo, eles precisariam de uma etapa adicional para lidar completamente com o sal.

Os pesquisadores também verificaram quanto tempo esses filtros poderiam durar antes de entupir. Eles passaram a água suja pelas colunas três vezes seguidas para simular semanas de uso. Em todos os casos, a velocidade com que a água fluía através do material diminuiu cerca de 27 a 31 por cento. As colunas de concreto entupiram um pouco mais rápido do que as de tijolo, provavelmente porque sua estrutura mais densa reteve mais partículas, mas deixou menos espaço para a água se mover. Esse declínio significava que qualquer sistema real utilizando esses filtros precisaria de manutenção regular, como a limpeza ou a substituição da camada superior, para continuar funcionando adequadamente. O estudo conclui que, embora ambos os materiais sejam úteis, o tijolo quebrado é a escolha superior para a limpeza de água de lavanderia para irrigação. Ele oferece uma solução limpa e estável que transforma um resíduo em uma ferramenta para economizar água, desde que o sistema seja mantido e a questão do sal seja tratada separadamente.

Resumo Técnico: Avaliação de Tijolo Reciclado e Agregado de Concreto como Meios de Filtração para o Tratamento de Águas Cinzas de Lavanderia

Definição do Problema
A rápida urbanização em regiões em desenvolvimento cria um ônus ambiental duplo: o acúmulo de resíduos de construção e demolição (RCD) e a má gestão das águas cinzas, particularmente das atividades de lavanderia. Enquanto o RCD é frequentemente descartado, e as águas cinzas de lavanderia (constituindo 50–80% das águas residuais domésticas) são frequentemente não tratadas, há uma necessidade de soluções de tratamento descentralizadas e de baixo custo adequadas para o reuso na irrigação. A literatura existente confirma que o RCD pode servir como meio de filtração e que a filtração simples pode tratar águas cinzas; no entanto, há uma carência de dados comparativos sobre misturas de entulho de tijolo e concreto especificamente para águas cinzas de lavanderia. Além disso, poucos estudos avaliam a durabilidade hidráulica a longo prazo (colmatação) e a estabilidade química (lixiviação) desses meios reciclados sob doses repetidas de águas residuais, criando uma lacuna para a tomada de decisão prática em cenários de recursos limitados.

Metodologia
O estudo utilizou um delineamento experimental em escala laboratorial para avaliar o tijolo quebrado e o concreto britado provenientes de RCD locais em Ogbomoso, Nigéria.

Preparação do Meio: Dois tipos de meios foram preparados: concreto britado (13,2–25,0 mm) e tijolo quebrado (6,3–13,2 mm). Ambos foram lavados, secos em estufa e granulados.
Configuração Experimental: Seis colunas de PVC de fluxo vertical foram fabricadas, preenchidas com tijolo ou concreto em três profundidades de leito distintas: 700 mm, 800 mm e 900 mm.
Água de Alimentação: Águas cinzas brutas de lavanderia foram coletadas de um serviço comercial utilizando sabão líquido caseiro (baixo em fosfatos e agentes construtores à base de sódio em comparação com detergentes em pó).
Protocolo de Teste: As colunas foram dosadas com águas cinzas brutas sob fluxo por gravidade. O efluente foi analisado quanto ao pH, temperatura, turbidez, condutividade elétrica (CE), sólidos totais dissolvidos (STD), cálcio, magnésio, sódio, nitrato, surfactante (MBAS) e cloreto.
Métricas de Desempenho:
- Remoção de Poluentes: Calculada como eficiência de remoção (ER) em relação às concentrações do influente.
- Adequação para Irrigação: Avaliada de acordo com as diretrizes da FAO/Ayers–Westcot, focando especificamente na Razão de Adsorção de Sódio (RAS), pH, CE, STD e cloreto.
- Durabilidade Hidráulica: A condutividade hidráulica ( $K$ ) foi medida utilizando o método de carga constante ao longo de três ciclos sucessivos de aplicação de águas residuais, separados por períodos de descanso de 1 hora, para avaliar a colmatação e a recuperação.

Resultos Principais

Propriedades Físicas: O tijolo quebrado exibiu menor densidade aparente (1,11 g/cm³) e maior porosidade (49,5%) em comparação com o concreto britado (1,26 g/cm³; 47,5%).
Remoção de Poluentes: Ambos os meios reduziram eficazmente a turbidez (60–60%), surfactantes (30–50%), sódio, nitrato e cloreto. A eficiência de remoção melhorou consistentemente com o aumento da profundidade do leito.
- Turbidez e Surfactantes: O concreto britado alcançou taxas de remoção marginalmente superiores (ex: 80,0% de remoção de turbidez na profundidade de 900 mm vs. 77,1% para o tijolo).
- Estabilidade Química: Uma divergência crítica foi observada. O tijolo quebrado reduziu o pH, a CE, os STD e o cálcio, não apresentando lixiviação. Por outro lado, o concreto britado lixiviou cálcio e elevou o pH (até 9,5), a CE e os STD acima dos níveis da água bruta devido à dissolução de produtos de hidratação do cimento.
Adequação para Irrigação: Ambos os meios reduziram a RAS para abaixo do limite de 3,0, atendendo às diretrizes de segurança para irrigação. No entanto, os valores favoráveis de RAS para o concreto foram parcialmente um artefato da lixiviação de cálcio, em vez de uma redução real de sódio. O cloreto permaneceu como o principal parâmetro limitante para ambos os meios, situando-se na categoria de "restrição leve a moderada", uma vez que a filtração física isolada não consegue remover efetivamente este íon conservativo.
Condutividade Hidráulica: Ambos os meios sofreram um declínio na condutividade hidráulica de 26,5–31,0% após três ciclos de filtração. A recuperação durante os períodos de descanso foi parcial, indicando uma colmatação progressiva e irreversível. O concreto britado colmatou-se ligeiramente mais rápido que o tijolo, consistente com sua estrutura menos porosa e mais densa.

Significância e Alegações
O estudo conclui que o agregado de tijolo quebrado reciclado é um meio quimicamente estável e praticamente viável para o tratamento descentralizado de águas cinzas. Embora o concreto britado ofereça uma remoção de partículas e surfactantes ligeiramente superior, sua tendência de lixiviar cálcio e elevar o pH e os STD o torna menos adequado para irrigação sem pré-condicionamento ou pré-lavagem.

Os autores afirmam que a seleção de agregados reciclados para o tratamento de água não deve basear-se apenas na eficiência de remoção de poluentes. Em vez disso, a estabilidade química e a durabilidade hidráulica são igualmente críticas. Recomenda-se o uso de tijolo quebrado com uma profundidade de leito de 800–900 mm como o meio preferível para manter a qualidade do efluente dentro das diretrizes de irrigação, desde que os níveis residuais de cloreto sejam aceitáveis para o tipo específico de cultura ou solo. Os achados apoiam a valorização do RCD como um recurso sustentável para o tratamento de água em ambientes de recursos limitados, desde que a manutenção periódica (ex: retrolavagem ou substituição do meio) seja implementada para lidar com a inevitável colmatação.

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