Gødning hentet fra spildevandsslam

Tysklands nye affalds- og spildevandsslamforordning kræver, at store spildevandsrensningsanlæg genvinder fosfater fra spildevandsslam eller aske fra 2032. Konventionelle genvindingsteknologier er dyre og kemisk belastede. En ny teknologi tilbyder nu en mere overkommelig, forureningsfrit alternativ. Fraunhofer-forskere hjalp med at skalere processen op.

Som haveentusiaster vil bevidne, blomster, majroer, tomater og lignende trives næppe uden gødning. Landmændene er primært afhængige af præparater indeholdende fosfat til at gøde deres marker - med god grund, for fosfor er en byggesten i alt liv og et væsentligt næringsstof planter kan ikke undvære. Med 75 procent af verdens forekomster placeret i Marokko og Vestsahara, der er et potentielt kritisk chokepunkt i fosforforsyningskæden. I 2008 og 2009 flaskehalse i pipelinen og spekulation på mineralmarkederne sætter pres på verdens forsyningslinjer. Prisen på fosfor er steget med 800 pct. Dette fik Europa-Kommissionen til at tilføje dette mineral til sin hitliste over top-20 kritiske råstoffer. Den tyske regering tog også affære. Fra 2023, operatører af store rensningsanlæg skal fremlægge en plan for genvinding af fosfor. Selvom landmænd kan sprede asken fra forbrændt spildevandsslam direkte på deres marker, planter er ikke i stand til at gøre meget brug af fosforet i det. Udover, denne aske indeholder forurenende stoffer såsom tungmetaller, der bedst holdes langt fra opdrættede marker. Der har været forsøg på at genvinde fosfor i spildevandsslam ved hjælp af vådkemiske processer, men de kræver store mængder kemikalier.

Plantetilgængeligt fosfor, inddrives på en omkostningseffektiv, miljøvenlig måde

Med en helt anden tilgang, eksperterne hos Fritzmeier Umwelttechnik GmbH &Co. KG udvikler en teknologi kaldet P-bac. Denne virksomhed gik sammen med Fraunhofer Research Institution for Materials Recycling and Resource Strategies IWKS ved Alzenau og ICL Fertilizers Deutschland GmbH for at skalere denne teknologi op fra laboratoriet til et pilotanlæg. Finansieret af det tyske forbundsministerium for fødevarer og landbrug, dette projekt går under navnet "Phosphorrecycling—vom Rezyklat zum intelligenten langzeitverfügbaren Düngemittel—PRil" (fosforgenbrug—fra genbrug til smart, vedvarende gødning).

"Vi hjalp med bestræbelserne på at opskalere vandgenanvendelsesprocessen såvel som med genanvendelse af restmateriale, Gennemførlighedsundersøgelser, og analyse, siger Dr. Lars Zeggel, projektleder hos Fraunhofer IWKS. "Den fosfor, vi genvinder fra asken med denne innovative proces, er 50 procent plantetilgængelig i en vandopløselig fosfatgødning. fosfaten i ren spildevandsslamaske er næsten ikke tilgængelig for planter." Oven i købet, substratet er stort set forureningsfrit, og de relevante forurenende stoffer kan reduceres med mere end 90 procent. Gødning fra genanvendt spildevandsslam er også bemærkelsesværdigt overkommelig, som en feasibility-undersøgelse udført af Fraunhofer IWKS viste. Den fosfat, der produceres på denne måde, koster omkring to euro pr. kilogram. Gødning produceret med våde kemiske processer kommer til mindst fire til seks euro pr. kilogram. Fosfor fra genbrugskilder er stadig dyrere end det primære fosfor fra Marokko, som står på 70 cents per kilogram P2O5. Imidlertid, i skarp kontrast til genbrugsfosfor, primært fosfor indeholder i stigende grad forurenende stoffer som cadmium og uran.

Slip bakterier ud af snoren

Fritzmeier udviklede processen til genvinding af fosfor fra spildevandsslam. I stedet for at tilsætte kemikalier som svovlsyre til slamasken, disse eksperter lader bakterier gøre arbejdet. Bakterierne absorberer kuldioxid fra luften - en gavnlig bivirkning - og producerer svovlsyre ved at bruge tilsat elementært svovl til at udvinde fosfor fra asken. Afholdt i levevilkår udvalgt til at lette denne proces, andre bakterier absorberer fosfor, berige det, og slip det igen, når dette miljø ændrer sig. Dette giver faste jernfosfatudfældninger, som kan adskilles fra perkolatet. Forskere ved Fraunhofer IWKS undersøgte flere aspekter af dette, herunder procesvandet. "Det kræver omkring ti liter procesvand at genanvende en liter kloakslam, " siger Zeggel. Når fosfaten er blevet udvundet, dette vand kan genbruges med det samme til at formere bakterier. Cyklussen kan gentages flere gange, før vandet skal afsaltes. "Vi har været i stand til at tilpasse membranfiltreringen, så vi nu kan fjerne 98 procent af sulfatet - dvs. svovl - fra vandet og i sidste ende cirkulerer 75 procent af procesvandet, " siger Zeggel. Dette efterlader meget mindre procesvand, der skal bortskaffes og sparer en masse energi. Proceduren er ikke kun miljøvenlig, den eliminerer også en stor omkostningsfaktor. Den energi, der kræves til at fordampe vandet, er en af ​​de største omkostningsdrivere. Forskerholdet var i stand til at reducere driftsomkostningerne betydeligt med fordelen ved membranfiltrering. Hele processen er klar til brug i hundrede liters skala.