As águas de processamento e a polpa

Onde se pratica

Onde quer que o café passe pela via úmida, isto é, onde quer que a cereja seja despolpada antes de ser seca. A medição e a regulamentação, por sua vez, têm uma geografia bem mais estreita.

A Colômbia fornece o essencial dos números publicados. A Cenicafé, em Chinchiná, intensificou seus trabalhos sobre a água do processamento a partir de 1984. A restrição vinha da lei sobre descartes, o decreto 1594 de 1984, ao qual se soma desde 2010 o decreto 3930. A Cenicafé cita os dois textos juntos como quadro a respeitar. Daí saíram quatro ferramentas, nesta ordem:

• a lavagem em tanque por enxágues sucessivos, dita tanque tina, em 1993;
• a tecnologia Becolsub, publicada em 1997 e depois em 1999;
• o guia de construção e de condução dos Sistemas Modulares de Tratamento Anaeróbio, ou SMTA, em 2010;
• os ensaios de desidratação dos mieles do Ecomill, em 2012.

Os trabalhos de tratamento anaeróbio que levaram aos SMTA são mais antigos que o guia. A Cenicafé publica sobre o assunto em 1999, depois em um boletim técnico de 2006.

A Etiópia fornece a medição de campo do que acontece quando não se trata. Duas campanhas publicadas na região de Sidama, uma em 2021 sobre o rio Orsha, outra em 2023 sobre quatro rios do distrito de Aroresa, comparam a montante e a jusante das unidades de processamento.

Para a polpa bebida em infusão, a União Europeia autorizou a colocação no mercado em 13 de janeiro de 2022. O texto é o regulamento de execução 2022/47, adotado por notificação de duas empresas, Nestlé e depois Lavazza. Ele retém um histórico de uso alimentar no Iêmen, na Etiópia e na Bolívia.

A via seca não produz águas melosas (aguas mieles, em espanhol, literalmente as águas de mel): a cereja seca inteira, e a polpa só deixa o grão no descascamento, sob a forma de casca seca. O regulamento europeu admite as duas origens: sua definição prevê que o grão seja retirado antes ou depois da secagem.

O princípio

O processamento úmido separa o grão de todo o resto do fruto, e o resto é majoritário. Em 1 kg de cereja, a Cenicafé conta 436 g de polpa fresca e 149 g de mucilagem. A mucilagem é a camada de massa doce colada ao pergaminho, o envoltório rígido que cerca o grão. O grão vendido representa apenas uma pequena parte da matéria vegetal produzida.

Essas duas matérias não poluem por toxicidade. Poluem porque são ricas e solúveis. Polpa e mucilagem contêm quatro famílias de compostos que passam para a água:

• açúcares simples;
• pectinas, as cadeias de ácido poligalacturônico que formam o gel da mucilagem;
• ácidos orgânicos;
• compostos fenólicos.

Assim que tocam a água, dissolvem-se nela. As águas de lavagem assim carregadas são as águas melosas.

A partir daí, o mecanismo é microbiano. As leveduras e as bactérias presentes consomem esses açúcares. Produzem ácido lático e ácido acético, o que faz o pH cair. Consomem também o oxigênio dissolvido na água.

É exatamente isso que medem os dois indicadores do ofício. A DQO, demanda química de oxigênio, é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar quimicamente toda a matéria orgânica. Ela conta o biodegradável e o resto. A DBO5, demanda bioquímica de oxigênio em cinco dias, conta apenas a fração que os microrganismos sabem degradar. Lançada num riacho, essa água esvazia, portanto, o meio de seu oxigênio e o acidifica. A vida aquática desaparece, não envenenada, mas asfixiada.

Um ponto comanda todo o resto. A carga poluente por quilograma de café é quase fixa, pois depende da matéria do fruto e não da condução. O volume de água, esse sim, é escolhido. Diluir não retira nada da carga: apenas aumenta a quantidade de água a tratar, e dilui o efluente a ponto de torná-lo inapto à digestão anaeróbia. Toda a estratégia desenvolvida pela Cenicafé cabe nesta frase.

O passo a passo

• Despolpa. Duas condutas se opõem. Com água e transporte hidráulico da polpa, ou a seco com transporte por gravidade, por parafuso sem fim ou por cabo-disco. A escolha decide quase tudo. A polpa carrega 73,7 % do poder poluente potencial dos subprodutos. Transportada com água, perde quase metade de seu peso seco, que passa para o líquido. Despolpar a seco impede que essa parte vá para o rio e a mantém aproveitável. A Cenicafé dá três outras razões para dispensar a água aqui. Mais da metade da água do processo é economizada. Os volumes de água suja a armazenar diminuem. A polpa fica menos molhada, portanto mais fácil de valorizar.
• Remoção da mucilagem. Por fermentação natural e depois lavagem, o que dá as águas melosas, entre 15.000 e 30.000 mg/L de DQO. Ou por desmucilador mecânico, com retorno da mucilagem concentrada sobre a polpa. Obtém-se então um lixiviado, o suco que escorre de um monte de matéria úmida, em torno de 110.000 mg/L. Não é mais poluição, é a mesma matéria em muito menos água.
• Lavagem e classificação. É aí que se decide o volume. Canal de correteo tradicional, a longa calha onde o café desce ao fio da água para ser lavado e classificado: 20 a 25 L por quilograma de café pergaminho seco. Lavagem em tanque por quatro enxágues sucessivos, o tanque tina: 4,13 L em média, ou seja, 80 % de economia. Becolsub: menos de 1 L. Ecomill: 0,4 a 0,5 L. A DQO da água de lavagem sobe em consequência de 6.000 a 26.000 mg/L, e isso é desejado. Um efluente concentrado se digere, um efluente diluído não se digere.
• Balanço da unidade. Convencional: 40 a 50 L de água por quilograma de pergaminho seco, e cerca de 115 g de DQO por quilograma de fruto. Ecológico: 0,4 a 5 L, e 10,6 a 30 g de DQO por quilograma de fruto. O número baixo corresponde ao caso em que a mucilagem é lançada sobre a polpa, portanto retirada da água e não suprimida.
• Armazenamento da polpa em fossa coberta. O telhado impede que a chuva lixivie a polpa e leve seus componentes para as águas de superfície. A Cenicafé quantifica em 72 % a poluição hídrica evitada só por essa prática, quando o transporte é feito sem água. O capítulo faz dela a ação preventiva mais importante de todo o processo.
• Tratamento primário dos lixiviados, quando polpa e mucilagem são misturadas. Quatro órgãos em série:
• um condicionador de polpa fechado;
• uma unidade de controle dos insolúveis, onde ocorrem a hidrólise e a acidogênese;
• um leito de secagem dos lodos;
• um filtro recheado de pedra calcária, que eleva a alcalinidade.

Esse último órgão é o nervo da questão. As bactérias metanogênicas, as que concluem a digestão produzindo metano, trabalham mal em meio ácido. Abatimento de cerca de dois terços da DQO, vida útil estimada em 5 anos.

• Tratamento secundário anaeróbio, o SMTA. Ninguém purga o ar desses tanques. Fecham-se, os microrganismos consomem o oxigênio que ali se encontra, e o meio se torna anóxico por esgotamento. Uma armadilha de polpas retém as partículas de mais de 5 mm que entupiriam os tubos. Vêm em seguida reatores hidrolíticos e acidogênicos, depois uma câmara dosadora que regula a vazão. O fluxo termina em reatores metanogênicos recheados de pedaços de bambu guadua ou de garrafas. Esse enchimento retém as bactérias e impede que sejam levadas pela água. Inóculo: esterco fresco bovino ou suíno diluído em partes iguais na água. Três semanas cobertos, depois dez semanas de aumento gradual de carga, a uma vazão de 550 mL/min por reator. Abatimento superior a 80 % da carga orgânica. Os tanques são de polietileno preto e fechados, o que eleva a temperatura interna até 30 °C e limita os odores.
• Dimensionamento. O SMTA supõe uma água de lavagem entre 4,0 e 5,0 L por quilograma de pergaminho seco. Mais água obriga a um sistema maior. Menos água dá uma sobrecarga orgânica, e é a causa mais frequente de mau funcionamento.
• Pós-tratamento em alagado artificial. Relação comprimento por largura de 2:1 a 4:1, profundidade 0,6 m, declive 1 %, tempo de permanência de 2 a 5 dias. Plantas flutuantes cobrindo 75 % do espelho d'água e colhidas a cada quinze dias, ou plantas emergentes sobre cascalho de 13 a 38 mm, com cerca de 30 plantas por metro quadrado. Cerca de 30 m² bastam para uma fazenda que produz 1.000 arrobas de pergaminho seco por ano, valendo a arroba de café colombiana 12,5 kg. O abatimento global passa de 80 % a perto de 95 %.
• Evaporação, quando tratar não é possível. Em um secador solar parabólico de 27 m², foram colocados 2.761 L de efluente Ecomill. Evaporaram-se 2.538 L em 26 dias, ou seja, 92 %, ou cerca de 3,5 L por metro quadrado por dia. Sobre os lixiviados Becolsub, um evaporador ligado aos gases de um secador mecânico de café deixa um resíduo a 295.000 mg/L de DQO e 35 °Brix. O grau Brix mede as matérias dissolvidas, sobretudo açúcares, em gramas por 100 g.
• Valorizações medidas, em ordem crescente de tecnicidade:
• compostagem da polpa em fossa, revirada a cada quinze dias, transformada em cerca de quatro meses;
• vermicompostagem, cerca de uma tonelada de polpa fresca por metro quadrado por ano, com 5 kg de minhocas por metro quadrado, rendimento de 35 a 40 % em base úmida;
• cogumelos comestíveis e medicinais sobre polpa e serragem de tronco. Rendimentos médios superiores a 50 % para os pleurotos, de 52 a 76 % para o shiitake em substrato de relação carbono por nitrogênio de 40;
• pectinas, 174 g de pectina de baixo metoxilo para 10 kg de polpa fresca, 82 g de pectina de alto metoxilo para 10 kg de mucilagem fresca;
• etanol, 25,2 mL por quilograma de polpa fresca e 58,4 mL por quilograma de mucilagem fresca. Os subprodutos de 100 kg de cereja dão assim 1,97 L;
• metanização, 25 L de biogás por quilograma de polpa fresca, e 287 L de metano por quilograma de DQO aplicado a 36 °C;
• cascara, a polpa seca preparada em infusão, autorizada na União Europeia desde 2022.

O que contêm as águas de despolpa, e uma cadeia de tratamento completa

Esta ficha descreve a carga poluente das águas de processamento por suas grandezas globais. Um capítulo inteiro de uma obra de 2025 dá sua composição qualitativa e uma cadeia de tratamento completa, da bacia de recepção à bacia de acabamento. Os dois faltam aqui, e a cadeia é utilizável tal qual.

O que há dentro

Depois da despolpa, os lodos de águas residuárias carregam microrganismos e uma mistura de substâncias às vezes tóxicas: nitrato, fosfato, cafeína, fenóis, melanoidinas, ligninas e taninos. As melanoidinas são os compostos marrons nascidos da reação de Maillard, isto é, do encontro entre um açúcar e um aminoácido, e sua presença lembra que a polpa esquenta e escurece assim que é amontoada. O meio é ácido, em torno de um pH de quatro, apresenta uma demanda biológica de oxigênio elevada e contém matérias em suspensão.

Uma palavra sobre essa demanda biológica de oxigênio, pois esta ficha emprega em outro lugar a demanda química: a primeira mede a quantidade de oxigênio que os microrganismos consumiriam para degradar a matéria orgânica da água, a segunda mede a mesma carga por oxidação química total. A química dá sempre um valor superior, pois oxida também o que os micróbios não sabem digerir. As duas não se convertem uma na outra por um fator fixo, e um número dado sem precisar de qual das duas se trata não vale nada.

Um estudo peruano recente é citado, segundo o qual oitenta e cinco por cento dos pequenos produtores não tratam de modo algum suas águas residuárias. É o número que dá a medida do problema: a questão não é otimizar instalações, é que quase não há instalações.

A cadeia de tratamento, etapa por etapa

Os autores dão uma, tomada de Enden e Calvert, e sua lógica é tratar primeiro o que é mais barato de retirar.

• Bacia de acidificação: Ela abate os sólidos que sedimentam, isto é, o que cai sozinho. Retirar os sólidos primeiro é o que torna todo o resto possível, pois são eles que colmatam as etapas seguintes.
• Tratamento com cal: Aplicado aos efluentes clarificados, eleva o pH de quatro a seis. Sem essa elevação, os microrganismos da etapa seguinte não trabalham: um meio a pH quatro não é um meio onde prospera uma flora de biorreator.
• Biorreator anaeróbio: Uma fermentação, conduzida desta vez de propósito, que degrada a matéria orgânica dissolvida na ausência de oxigênio. Os autores lembram oportunamente que um biorreator é simplesmente um tanque fechado munido de entradas e saídas cujos parâmetros se controlam, e que um saco plástico de fermentação é um: a palavra não implica nem inox nem sondas.
• Zonas úmidas construídas: Bacias plantadas, em vários níveis, onde as plantas e os microrganismos de seu substrato reduzem o fosfato e a matéria orgânica restante por via aeróbia. Aproveitam as temperaturas elevadas dos países produtores, que aceleram a biodegradação. O vetiver é ali a planta mais citada, uma gramínea em touceiras de raízes muito densas, testada como filtro em vários países, pouco custosa e sem manutenção estrita, desde que a água tenha sido antes livrada da matéria orgânica capaz de colmatar o sistema.
• Bacia de aguapés: Colocada por último, trata a carga bacteriana residual e os metais pesados. O aguapé é uma planta flutuante de crescimento muito rápido, o que é ao mesmo tempo sua qualidade aqui e seu defeito em outros lugares, pois é uma invasora temida nos cursos d'água tropicais: ela não deve escapar da bacia.

Os autores mencionam por fim peneiras para retirar pectinas e fibras de celulose a montante, o que alivia as etapas seguintes. E, sobre a valorização, assinalam que a mucilagem é principalmente compostada, mas que existem ensaios de campo bem-sucedidos para produzir biohidrogênio e bioetanol a partir de mucilagem e de outros resíduos, e que experiências de laboratório produziram bebidas alcoólicas a partir de polpa e de mucilagem, mediante uma otimização ainda por fazer.

Fontes desta passagem: Hackler e Särchen, capítulo 7, p. 102 para a composição dos efluentes e o estudo peruano; p. 103 e 104 para a cadeia de tratamento, segundo Enden e Calvert; capítulo 5, p. 59 para a valorização da mucilagem. Glossário para a demanda biológica de oxigênio e o biorreator.

O que isso dá na xícara

Esse processo se passa ao lado do café, não dentro dele. Uma vez separado o grão, o que se faz das águas e da polpa não muda mais a xícara. Nenhum dos trabalhos lidos aqui mede efeito do tratamento dos efluentes sobre a nota sensorial do café.

Uma única afirmação, nessas fontes, toca a xícara. O Avance Técnico 187 da Cenicafé credita ao transporte sem água uma fermentação mais rápida e mais homogênea. Ele o diz do café em baba, o grão ainda coberto de sua mucilagem, e da polpa. Está escrito como uma vantagem esperada do processo, sem ensaio sensorial publicado que a sustente nesse documento.

O que se bebe de verdade aqui é o cascara.

O que é medido. Uma bebida cascara produzida na Suíça a partir de polpa seca titula 226 mg/L de cafeína e 283 mg de equivalente de ácido gálico por litro de polifenóis. As seis polpas secas analisadas no mesmo estudo dão de 4,9 a 9,2 mg de equivalente de ácido gálico por grama de matéria seca. As duas mais cafeinadas, um maragogype e um Bourbon do Congo, chegam a 6,8 e 6,5 mg de cafeína por grama de matéria seca. Um estudo polonês de 2025 compara dois extratos preparados a 20 mg/mL. A casca de cereja dá 53 µg/mL de cafeína, o grão de arábica moído 450 µg/mL, ou seja, oito vezes mais.

O que é alegado. Quatro descritores circulam no comércio do cascara:

• frutas vermelhas;
• uva-passa;
• hibisco;
• rosa-canina.

Nenhum painel às cegas publicado foi encontrado nesta pesquisa para sustentá-los. Atenção também a uma confusão difundida. A bebida polonesa citada acima titula 280 mg/L de cafeína. Mas é uma mistura em partes iguais de infusão de café e infusão de casca. Esse valor não é o do cascara sozinho.

O que dá errado

O primeiro risco é o descarte direto em curso d'água, e é documentado por medição.

No distrito de Wonsho, região de Sidama, em novembro e dezembro de 2019, o efluente bruto de uma unidade se situa em pH 2,38. Carrega 4.302 mg/L de DQO, 2.410 mg/L de DBO5 e 0,11 mg/L de oxigênio dissolvido. A montante do descarte, o rio Orsha está em pH 6,9 e 10 mg/L de oxigênio dissolvido. A jusante, cai para entre pH 3,56 e 4, e entre 0,96 e 1,33 mg/L de oxigênio. A segunda campanha, publicada em 2023 sobre quatro rios do distrito de Aroresa, encontra o mesmo quadro. No ponto de descarte, o oxigênio dissolvido é dividido por mais de dois e o pH cai para entre 3,6 e 4,3.

Note-se de passagem que a DQO desses efluentes etíopes é bem mais baixa que a das águas de lavagem colombianas. Não é uma unidade melhor, é mais água para a mesma matéria.

Os outros riscos se distribuem por etapa.

• Toxicidade do efluente já tratado. A Cenicafé mediu três limites nas saídas de SMTA, dados em DQO. A concentração que mata metade dos indivíduos é de 700 mg/L no microcrustáceo Daphnia pulex. É de 490 mg/L no peixe Lebistes reticulatus, o guppy, que o estudo dá como o indicador mais sensível. A que faz morrer metade das células da alga Chlorella vulgaris é de 890 mg/L. Conforme à lei não quer dizer, portanto, sem efeito.
• Sobrecarga orgânica do SMTA. Lavar com menos de 4 L por quilograma de pergaminho seco concentra o efluente além do que o reator digere. Os ácidos se acumulam, os metanogênicos falham, o abatimento desmorona.
• Envio de um lixiviado de polpa e mucilagem sem pré-tratamento a um SMTA. Apresentam-se a ele 110.000 mg/L quando ele é previsto para uma água de lavagem a 15.000 ou 30.000 mg/L.
• Inibição das plantas de acabamento. O aguapé cai a 1.281 mg/L de DQO, a alface-d'água a 1.222, a salvínia a 903 e a taboa a 508. Um efluente carregado demais mata a etapa que devia poli-lo.
• Polpa deixada ao ar livre. A chuva lixivia seus componentes, o que modifica o pH do solo e carrega as águas de superfície.
• Cascara mal seco. É um risco de mofo, portanto de micotoxina. O regulamento europeu fixa quatro limites para a polpa seca:
• água, menos de 18 %;
• atividade de água, 0,65 no máximo;
• ocratoxina A, menos de 5,0 µg/kg;
• aflatoxina B1, menos de 2,0 µg/kg.

Uma polpa seca devagar demais ou retomada pela umidade não passa nesses limites.

• Cafeína do cascara subestimada. Acima de 150 mg/L, o rótulo deve trazer a menção de alto teor de cafeína e desaconselhar o produto a crianças e a mulheres grávidas ou lactantes. A bebida medida a 226 mg/L mostra que o caso não é teórico.

Os pontos de referência

• Água do processamento convencional40 a 50 L por kg de café pergaminho seco
• Água com Ecomill0,4 a 0,5 L por kg de café pergaminho seco
• Carga orgânica, convencional contra ecológico115 contra 10,6 a 30 g de DQO por kg de fruto
• DQO das águas melosas15.000 a 30.000 mg/L; do lixiviado de polpa e mucilagem: 60.000 a 120.000 mg/L
• Parte da poluição potencial carregada pela polpa73,7 %
• Abatimentomais de 80 % com o SMTA sozinho, perto de 95 % com alagado artificial