Apesar da importância socioeconômica que o setor agroindustrial tem para o país, tal atividade gera um montante de 291 milhões de toneladas de resíduos orgânicos ao ano que, sem um tratamento e destinação adequados, são vistos como fontes de contaminação ambiental. Assim, seguindo os pressupostos da economia circular, uma das formas de reuso dessas biomassas residuais seria como biossorventes de baixo custo na remoção de metais pesados. O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial de reutilização dos resíduos cervejeiros bagaço de malte (BM) e terra de diatomáceas residual (TDR) no processo de adsorção de Pb, Cu e Cd. As características químicas e morfológicas dos resíduos foram determinadas através de análises de pH dos resíduos em água, Ponto de Carga Zero (pHPCZ), avaliação dos grupamentos funcionais e área de superfície. Para avaliar a adsorção de Pb, Cu e Cd no BM e TDR um ensaio de adsorção foi realizado por meio da adaptação laboratorial do Método Batch, com concentrações crescentes (0, 30, 60, 120, 200 e 280 mg L-1 ) de Pb(NO₃)₂, (0, 30, 60, 200 e 280 mg L-1 ) CuCl2 e (0, 38, 46, 58, 82, 130 e 288 mg L-1 ) de CdCl2. A seguir, visando determinar o tipo de adsorção estabelecida entre resíduo e metal, realizou-se um ensaio de dessorção adicionando ao resíduo remanescente do processo anterior solução de KCl 1 mol L-1 . Por possuírem pH de 10,28 (TDR) e 7,18 (BM), estes foram corrigidos até que a solução atingisse uma faixa entre 5,4 e 6,2, consideradas ótimas para melhor eficiência do processo. A avaliação do potencial de reuso dos resíduos foi feita através da seleção do modelo de isotermas que melhor descrevesse o processo de adsorção de Pb, Cu e Cd. Foram determinados os parâmetros das isotermas de adsorção por meio do programa IsoFit. A comparação dos modelos isotérmicos foi realizada por meio do Coeficiente de Determinação (R2), Critério de Informação de Akaike corrigido (AICc), Variação do Critério de Akaike Corrigido (ΔAICc) e Ponderação do Critério de Akaike Corrigido (AICw). Para a TDR, os resultados mostraram que o modelo Linear foi o que obteve melhor ajuste para descrever o processo de adsorção de Pb, Cu e Cd. A adsorção ocorreu de forma específica, em complexos de esfera interna para Pb e Cu, e específica e não específica, com formação de complexos de esfera interna e externa, para Cd. Tais resultados podem ser atribuídos às cargas elétricas negativas presentes na superfície da TDR e aos grupamentos funcionais silicatados. Para o BM, o modelo de isoterma com melhor ajuste também foi o Linear, para todos os metais. A adsorção de Pb e Cu ocorreu de maneira específica, em complexos de esfera interna; enquanto para Cd, houve adsorção específica e não específica. Os resultados podem ser atribuídos também às cargas elétricas negativas presentes na superfície do resíduo e aos grupamentos funcionais carbonila, carboxílico e aromático que estão presentes e relacionados à presença dos compostos lignocelulósicos (lignina, celulose e hemicelulose) que compõem o malte. Pode-se concluir que os resíduos agroindustriais terra de diatomáceas residual e bagaço de malte podem ser reutilizados como tecnologias sustentáveis na remoção dos metais pesados Pb, Cu e Cd presentes em meios aquosos. Além de se comportarem como ótimos biossorventes, o BM e a TDR apresentam as vantagens de serem materiais de baixo custo e fácil acesso, podendo ser utilizados em sua forma “bruta”, sem a necessidade de serem submetidos a um tratamento prévio, o que facilita o reuso no setor agrícola e em propriedades rurais visando o tratamento de efluentes.