Genvinding af fosfor fra spildevandsslam for at løse problemet med faldende forsyninger af fosformalme

Værdifulde forsyninger af fosfor kunne genvindes fra spildevandsslamaske, som er tilbage, efter at slammet er blevet brændt til elproduktion. Metoden er udviklet af kemiingeniørerne Yuuki Mochizuki og Naoto Tsubouchi ved Hokkaido Universitets Center for Advanced Research of Energy and Materials. Deres arbejde er publiceret i tidsskriftet Resources, Conservation and Recycling .

Fosforholdige forbindelser fremstilles bredt til anvendelser, herunder gødning, medicin og mange daglige forbrugerprodukter. På nuværende tidspunkt udvindes forsyninger af fosfor hovedsageligt fra fosformalme. I de senere år er udtømningen og stigende priser på højkvalitets fosformalme imidlertid blevet et problem, hvilket har lagt pres på industrier, der er afhængige af disse forsyninger.

"At udnytte nye fosforressourcer til at erstatte de hurtigt udtømmende reserver og etablere metoder til at genvinde fosfor fra affaldsstrømme bliver stadig vigtigere," siger Tsubouchi.

Spildevandsslam, der er tilgængeligt i rigelige mængder, afbrændes i øjeblikket i store mængder til elproduktion og også for at reducere dets volumen. Den resterende aske er relativt rig på fosfor, hvilket fører til en øget indsats for at finde effektive måder at genvinde fosforet på.

Eksisterende metoder støder dog på adskillige betydelige problemer, herunder kemisk forurening, der kræver yderligere oprensning og kompliceret dyr kemisk behandling.

Hokkaido-forskerne har tidligere undersøgt metoder til at genvinde fosfor og andre grundstoffer, herunder calcium, magnesium og jern ved varmebehandling af spildevandsslam.

Disse tidligere undersøgelser antydede, at processen med fordampning, hvor forskellige grundstoffer selektivt omdannes til gasformige former, så de kan adskilles fra resten af ​​den behandlede aske, kunne være en lovende tilgang til genvinding af fosfor i form af varmestabile forbindelser .

De undersøgte derfor fordampningsadfærden af ​​de forskellige grundstoffer i spildevandsslamaske under forskellige kemiske forhold, især med og uden kulstof tilsat under en slambehandlingsproces, der involverer klor. Dette gjorde det muligt for dem at udvikle en effektiv metode til at separere nyttige fosforholdige forbindelser ved hjælp af en kombination af chloreringstrin med og uden tilstedeværelse af kulstof.

Mochizuki siger:"Den metode, vi udviklede, kan implementeres med lavere energibehov, lavere CO₂ emissioner og lavere omkostninger end konventionelle fosforgenvindingsteknologier fra fosfatmalme. I vores metode genvindes fosfor i de værdifulde fosforchloridformer, som også kan omdannes til fosforsyre ved opløsning i vand."

"I Japan svarer den samlede mængde fosfor indeholdt i sekundære fosforressourcer såsom stålslagge, husdyrgødning og spildevandsslam til omkring halvdelen af ​​den samlede mængde fosfor, der bringes ind i landet. Vores næste skridt er at undersøge, om vores teknik kunne bruges til at reducere behovet for fosforimport," slutter Tsubouchi.

Flere oplysninger: Yuuki Mochizuki et al., Genvinding af fosfat fra forbrændingsaske fra spildevandsslam ved chlorering og kulchlorering, Resourcer, konservering og genbrug (2024). DOI:10.1016/j.resconrec.2024.107645

Leveret af Hokkaido University