1.2 Detalhes do contato das pessoas capacitadas e instituições envolvidas na avaliação e documentação da tecnologia

Nome do projeto que facilitou a documentação/avaliação da Tecnologia (se relevante)

OPtimal strategies to retAIN and re-use water and nutrients in small agricultural catchments across different soil-climatic regions in Europe (OPTAIN)

Nome do projeto que facilitou a documentação/avaliação da Tecnologia (se relevante)

Approaches for design and realization of complex effective measures for tile drained agricultural catchments by land consolidations (QK21010341)

Nome da(s) instituição(ões) que facilitou(ram) a documentação/ avaliação da Tecnologia (se relevante)

Research Institute for Soil and Water Conservation (VUMOP) - República Tcheca

1.3 Condições em relação ao uso da informação documentada através de WOCAT

O compilador e a(s) pessoa(s) capacitada(s) aceitam as condições relativas ao uso de dados documentados através do WOCAT:

Sim

1.4 Declaração de sustentabilidade da tecnologia descrita

A tecnologia descrita aqui é problemática em relação a degradação da terra de forma que não pode ser declarada uma tecnologia de gestão sustentável de terra?

Não

Comentários:

The advantage of the drainage biofilter is that it occupies only a relatively small area and only minimally impedes soil cultivation

1.5 Referência ao(s) questionário(s) sobre abordagens GST (documentado(s) usando WOCAT)

2.1 Descrição curta da tecnologia

Definição da tecnologia:

Biofilters or “bioreactors” connected to agricultural tile drains are relatively inexpensive and space-saving measures with considerable potential to improve the quality of drainage water.

2.2 Descrição detalhada da tecnologia

Descrição:

A biofilter or “bioreactor” is a relatively small installation used to break down pollutants from drainage water. Its basic function is to allow the passage of drainage water, contaminated with nutrients and pesticides, through a container with pollutant-reducing agents. Bioreactors are usually located at the bottom of agricultural drainage structures on the drains or in connection with drainage outlets. Ideally, the biofilter is located on a site that is no longer part of the cultivated land or is under permanent grassland.

In principle, two biofilter solutions are possible. In the case of low and regular drainage flows, the drainage section is directly replaced by a biofilter. With higher flows and in the case of rapid response of the drainage structure to rainfall-runoff episodes, the biofilter is placed parallel to the outlet drain or is located under the drainage outlet (if ambient conditions allow). Such a design includes a distribution structure (preferably located in a drainage manhole) and a drainage pipe to allow safe bypassing of a portion of the elevated drainage outlet, to maintain the residence time of the water in the biofilter and thus its corresponding efficiency.

The biofilter may be designed as closed or open. A closed biofilter is completely buried and normal tillage can take place. An open biofilter lacks the advantage of an undisturbed terrain but has the advantage of benefitting from plants that enhance the purification of drainage water by bacteria living on their roots.

The installation always consists of a bed or container in which the reducing agent is enclosed, ensuring the isolation of the agent from the surrounding soil and water. In the case of a smaller sized closed biofilter, a plastic container can be used, while in the case of a larger or open design, plastic film can be used as a bed. Various materials can be used as biofilter fillings, or substrates, both individually and in combination. In most cases, the reducing agent is carbonaceous, with denitrification mediated by chemo-organotrophic bacteria.

In terms of N-NO3 removal, the most effective are wood chips, which have a high hydraulic conductivity and a C:N ratio of 30:1 to 300:1. In particular, chips from poplar, pine and larch are suitable. For the removal of pesticides or biopharmaceuticals, then biochar (biochar) and lignite are suitable as natural and readily available materials. A combination of materials can also be used. For example, the addition of biochar to the wood chips will increase the efficiency of the bioreactor in degrading pesticides, or the charge can be combined with an inorganic substrate (sand, vermiculite), which is added to prevent undesirable settling, reduce hydraulic conductivity and at the same time mechanically purify the drainage water.

2.3 Fotos da tecnologia

2.5 País/região/locais onde a tecnologia foi aplicada e que estão cobertos nesta avaliação

2.6 Data da implementação

Caso o ano exato seja desconhecido, indique a data aproximada:

• menos de 10 anos atrás (recentemente)

2.7 Introdução da tecnologia

Especifique como a tecnologia foi introduzida:

• durante experiências/ pesquisa
• através de projetos/intervenções externas

Comentários (tipos de projeto, etc.):

Several biofilters have already been implemented as part of research projects, and the development of a standardized, efficient and easy-to-implement solution is currently underway.

3.1 Principal/principais finalidade(s) da tecnologia

• Protege uma bacia/zonas a jusante – em combinação com outra tecnologia
• Preservar/melhorar a biodiversidade

• reduce diffusive agricultural pollution

3.2 Tipo(s) atualizado(s) de uso da terra onde a tecnologia foi aplicada

Uso do solo misturado dentro da mesma unidade de terra:

Não

3.3 O uso do solo mudou devido à implementação da Tecnologia?

O uso do solo mudou devido à implementação da Tecnologia?

• Sim (Por favor, preencha as perguntas abaixo com relação ao uso do solo antes da implementação da Tecnologia)

3.4 Abastecimento de água

Abastecimento de água para a terra na qual a tecnologia é aplicada:

• Precipitação natural

3.5 Grupo de GST ao qual pertence a tecnologia

• Gestão de água de superfície (nascente, rio, lagos, mar)
• Gestão do lençol freático

3.6 Medidas de GST contendo a tecnologia

3.7 Principais tipos de degradação da terra abordados pela tecnologia

3.8 Redução, prevenção ou recuperação da degradação do solo

Especifique o objetivo da tecnologia em relação a degradação da terra:

• Não aplicável

Comentários:

This measure is primarily aimed at improving water quality.

4.1 Desenho técnico da tecnologia

4.2 Informação geral em relação ao cálculo de entradas e custos

Especifique como custos e entradas foram calculados:

• Por unidade de tecnologia

Outro/moeda nacional (especifique):

EUR

Se for relevante, indique a taxa de câmbio do USD para moeda local (por exemplo, 1 USD = 79,9 Real): 1 USD =:

0,92

4.3 Atividades de implantação

	Atividade	Periodicidade (estação do ano)
1.	Selecting proper place for the measure	Before implementation
2.	Obtaining the consent of the owners and users of the affected land	Before implementation
3.	Project documentation	Before implementation
4.	Water management office permisiond and building permission	Before implementation
5.	Excavation works	Drier period, ideally at the end of the growing season
6.	Biofilter construction	Drier period, ideally at the end of the growing season
7.	Filling the biofilter with substrates	Drier period, ideally at the end of the growing season

4.4 Custos e entradas necessárias para a implantação

	Especifique a entrada	Unidade	Quantidade	Custos por unidade	Custos totais por entrada	% dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra	Project/design	person-days	5,0	200,0	1000,0	100,0
Mão-de-obra	Engineering	person-days	10,0	200,0	2000,0	100,0
Mão-de-obra	Implementation of the measure	person-days	6,0	150,0	900,0	100,0
Equipamento	Tansport of material	machine-days	5,0	150,0	750,0	100,0
Equipamento	Excavation works	machine-days	3,0	220,0	660,0	100,0
Material vegetal	grasss seeding	kg	10,0	8,0	80,0	100,0
Material de construção	Distribution object (manhole)	piece	2,0	2200,0	4400,0	100,0
Material de construção	Container for filling the biofilter	piece	1,0	2400,0	2400,0	100,0
Material de construção	Sorbents (vermukulit, biochar, woodchips)	m3	3,0	440,0	1320,0	100,0
Material de construção	drainage pipes and other material	m	20,0	2,0	40,0	100,0
Custos totais para a implantação da tecnologia					13550,0
Custos totais para o estabelecimento da Tecnologia em USD					14728,26

Se o usuário da terra arca com menos que 100% dos custos, indique quem cobre os custos remanescentes:

co-financing from public sources

Comentários:

Under certain conditions, owners and users of land, regardless of their legal form, municipalities and other public entities may apply for a subsidy for the implementation of this measure, which is provided by the Ministry of the Environment of the Czech Republic
The subsidy is up to 100 % of the total eligible expenditure, the minimum eligible direct implementation expenditure per project is set at CZK 250 000 ( 10 000 EUR), excluding VAT.

4.5 Atividades recorrentes/manutenção

	Atividade	Periodicidade/frequência
1.	Exchange of reducing agent in biofilter	every 5 - 10 years
2.	Cutting the grass aroun the measure	twice a year
3.	Checking and maintenance/repairs	once a year

4.6 Custos e entradas necessárias pata a manutenção/atividades recorrentes (por ano)

	Especifique a entrada	Unidade	Quantidade	Custos por unidade	Custos totais por entrada	% dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra	grass chopper	machine days	1,0	100,0	100,0	100,0
Material vegetal	grasss seed	kg	10,0	8,0	80,0	100,0
Custos totais para a manutenção da tecnologia					180,0
Custos totais de manutenção da Tecnologia em USD					195,65

Comentários:

It is necessary to replace the sorbent once every 5 years to once every 10 years. The price of sorbents (vermiculite, biochar, woodchips) EUR 1320 for ca 3 cubic meters needed. The price for transportation and switching of old and new sorbents is ca EUR 300.

4.7 Fatores mais importantes que afetam os custos

Descreva os fatores mais determinantes que afetam os custos:

The price of this measure is mostly influenced by its dimensioning for a certain water residence time of the drainage runoff (the above described example is dimensioned for a delay period of about 12 hours at a maximum drainage flow of 0.5 l/s). Another factor is the price of sorbents, where biochar and vermiculite in particular are quite expensive (approximately 250 EUR/m3). Alternatively, woodchips can be used (80 EUR/m3). The price can also be reduced by a simpler construction of the biofilter bed. The minimum price for this measure is estimated at EUR 3 200.

5.1 Clima

5.2 Topografia

Indique se a tecnologia é aplicada especificamente em:

• Posições convexas

Comentários e outras especificações sobre a topografia:

The altitude varies between 549.8 and 497 m asl., The substrate is formed by partially
migmatized paragneiss in various degrees of degradation.
Quaternary sediments are represented by slope sands and
loams reaching 1–2 m thickness.

5.3 Solos

Caso disponível anexe a descrição completa do solo ou especifique as informações disponíveis, p. ex. tipo de solo, PH/acidez do solo, nitrogênio, capacidade de troca catiônica, salinidade, etc.

The representation of soils
(according to the World Reference Base for Soil Resources
2006) is variable, with Gleyed Cambisols, Gleysols, and
sporadically Histosols. In the recharge area, the soil cover is
more homogenous, with prevailing Modal, Ranker and
Arenic Cambisols.

5.4 Disponibilidade e qualidade de água

A salinidade da água é um problema?

Não

Ocorre inundação da área?

Não

Comentários e outras especificações sobre a qualidade e a quantidade da água:

Water quality is threatened by non-point source (agricultural) pollution, in particular by increased leaching of nitrate nitrogen and pesticides and their metabolites

5.5 Biodiversidade

5.6 Características dos usuários da terra que utilizam a tecnologia

5.7 Área média de terrenos utilizados pelos usuários de terrenos que aplicam a Tecnologia

5.8 Propriedade de terra, direitos de uso da terra e de uso da água

Propriedade da terra:

• Empresa
• Comunitário/rural

Direitos do uso da terra:

• Arrendado
• Indivíduo

Direitos do uso da água:

• Acesso livre (não organizado)

Os direitos de uso da terra são baseados em um sistema jurídico tradicional?

Não

5.9 Acesso a serviços e infraestrutura

6.1 Impactos no local mostrados pela tecnologia

Impactos ecológicos

Ciclo hídrico/escoamento

6.2 Impactos externos mostrados pela tecnologia

6.3 Exposição e sensibilidade da tecnologia às mudanças climáticas graduais e extremos/desastres relacionados ao clima (conforme o ponto de vista dos usuários da terra)

Outras consequências relacionadas ao clima

Outras consequências relacionadas ao clima

	Como a tecnologia lida com isso?
Irregular rainfall distribution and increasing number of runoff episodes	moderadamente

Comentários:

A sudden increase in drainage flow during a rainfall-runoff episode may cause a short-term reduction in the effectiveness of the measures, whereby the residence time of water in the biofilter may be reduced and also a portion of the drainage runoff flows untreated through the bypass

6.4 Análise do custo-benefício

Como os benefícios se comparam aos custos de implantação (do ponto de vista dos usuários da terra)?

Como os benefícios se comparam aos custos recorrentes/de manutenção(do ponto de vista dos usuários da terra)?

6.5 Adoção da tecnologia

• casos isolados/experimental

6.6 Adaptação

A tecnologia foi recentemente modificada para adaptar-se as condições variáveis?

Sim

Outros (especificar):

treating of pesticide pollution

Especifique a adaptação da tecnologia (desenho, material/espécie, etc):

The use of biochar and other advanced materials as substrates will enable the use of bioreactors to reduce water pollution from pesticides and their metabolites

6.7 Pontos fortes/vantagens/oportunidades da tecnologia

Pontos fortes/vantagens/oportunidades na visão do usuário da terra
Relatively small and cheap measure
The measure does not require frequent and costly maintenance

Pontos fortes/vantagens/oportunidades na visão do compilador ou de outra pessoa capacitada
High efficiency of drainage water treatment measures

6.8 Pontos fracos, desvantagens/riscos da tecnologia e formas de superá-los

Pontos fracos/desvantagens/riscos na visão do usuário da terra	Como eles podem ser superados?
Difficult to obtain subsidies for construction	Change in subsidy polices
Often different owner and user of the land concerned

Pontos fracos/vantagens/riscos na visão do compilador ou de outra pessoa capacitada	Como eles podem ser superados?
Reduced efficiency during significant rainfall-runoff events	Correct sizing of the measure.

7.1 Métodos/fontes de informação

7.2 Referências às publicações disponíveis

Título, autor, ano, ISBN:

ZAJÍČEK, A., SYCHRA, L., VYBÍRAL, T., HEJDUK, T., ČMELÍK, M., FUČÍK, P., KAPLICKÁ, M. 2021: Design of the Revitalization measures on the Main drainage facilities and hydrologically related Detailed drainage facilities (In Czech)

Disponível de onde? Custos?

https://doi.org/10.3390/w15061247

Título, autor, ano, ISBN:

Kvítek, T.; Zajíček, A.; Dostál, T.; Fučík, P.; Krása, J.; Bauer, M.; Jáchymová, B.; Kulhavý, Z.; Pavel, M. Slowing Down Quick Runoff—A New Approach for the Delineation and Assessment of Critical Points, Contributing Areas, and Proposals of Measures to Reduce Non-Point Water Pollution from Agricultural Land. Water 2023, 15, 1247.

Disponível de onde? Custos?

https://doi.org/10.3390/w15061247

Título, autor, ano, ISBN:

Vrchovecká, S., Asatiani, N., Antoš, V., Wacławek, S., Hrabák, P. (2023): et al. Study of Adsorption Efficiency of Lignite, Biochar, and Polymeric Nanofibers for Veterinary Drugs in WWTP Effluent Water. Water Air Soil Pollut 234, 268.

Disponível de onde? Custos?

https://doi.org/10.1007/s11270-023-06281-0

Título, autor, ano, ISBN:

Johnson, G. M.,Christianson, R. D., Cooke, R.A. C., Diaz-Garcia, C., Christianson, L. E. 2022. Denitrifying bioreactor woodchip sourcing guidance based on physical and hydraulic properties. ECOLOGICAL ENGINEERING, 184

Disponível de onde? Custos?

DOI10.1016/j.ecoleng.2022.106791

Título, autor, ano, ISBN:

Christianson, LE et al., 2021. EFFECTIVENESS OF DENITRIFYING BIOREACTORS ON WATER POLLUTANT REDUCTION FROM AGRICULTURAL AREAS,AGRICULTURAL ENGINEERINGAGRICULTURAL ENGINEERING

Disponível de onde? Custos?

DOI10.13031/trans.14011

7.3 Links para informações on-line relevantes

Título/ descrição:

Zajíček, A., Hejduk, T., Sychra, L., Vybíral, T., Fučík, P. (2022): How to Select a Location and a Design of Measures on Land Drainage – A Case Study from the Czech Republic. Journal of Ecological Engineering 2022, 23(4), 43–57. ISSN 2299–8993.

URL:

https://doi.org/10.12911/22998993/146270