Nature-based solutions for stormwater harvesting: modeling the removal of pollutants in a bioretention system for non-potable purposes

As Soluções baseadas na Natureza (SbN) emergem como uma alternativa viável para a mitigação dos danos causados devido às enchentes, alagamentos e degradação da qualidade da água associados à alta taxa de urbanização e à um sistema tradicional de drenagem urbana ineficiente. Entre as TCs exploradas pela literatura internacional, a biorretenção permite não somente reduzir o escoamento superficial, mas também remover a carga poluidora, permitindo a melhora dos índices de qualidade da água. No entanto, o aproveitamento de águas pluviais após sistemas de biorretenção ainda precisa ser estudado. Assim, o objetivo desta pesquisa é avaliar a eficiência de um sistema de biorretenção, em escala de protótipo, na remoção de poluentes visando o aproveitamento da água da chuva para fins não potáveis. A metodologia se estende em três partes: (1) Caracterização do efluente da biorretenção por meio de experimento em protótipo; (2) Comparação da qualidade do efluente com zona insaturada e zona saturada para avaliar a potencialidade do reuso; (3) Aplicação de um modelo matemático de E. coli para calibração e validação inicial de parâmetros qualitativos. A pesquisa colabora no alcance das metas dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (Objetivo 6 – Água potável e saneamento; Objetivo 11 – Cidades e comunidades sustentáveis e Objetivo 13 – Combate às alterações climáticas) a partir da implantação de uma alternativa adaptativa com a possibilidade de aproveitamento da água da chuva, aumentando a segurança hídrica e com o desenvolvimento de cidades resilientes à eventos extremos de enchentes e secas.Nature-based Solutions (NbS) emerge as a viable alternative for mitigating the damage caused by floods and water quality degradation associated with a high urbanization rate and a traditional inefficient urban drainage system. Among the NbSs explored in the international literature, bioretention allows not only to reduce surface runoff, but also to remove the polluting load, allowing the improvement of water quality indices. However, the use of rainwater after bioretention systems still needs to be studied. Thus, the objective of this research is to evaluate the efficiency of a bioretention system, on a prototype scale, in the removal of pollutants aiming at the use of rainwater for non-potable purposes. The methodology is divided into three parts: (1) Characterization of the bioretention effluent through a prototype experiment; (2) Comparison of effluent quality with an unsaturated zone and a saturated zone to assess the potential for reuse; (3) Application of a mathematical model of E. coli for calibration and initial validation of qualitative parameters. The research collaborates in achieving the Sustainable Development Goals (6 - Clean water and sanitation; 11 - Sustainable cities and communities; 13 - Climate action) through the implementation of an adaptive alternative with the possibility of using rainwater, increasing safety and with the development of cities resilient to extreme events of floods and droughts