Maksimal fosfor er over os, og spildevand er værdifuldt møg

En verden uden fosfor er en verden uden liv. Men fosfor er en begrænset ressource, så forskere indvinder det fra spildevand.

Ifølge online nyhedsbureauet ABC Nyheter i Norge, fosforkrisen er måske den mindst kendte nødsituation i verden i dag. Den norske forskningsnyhedshjemmeside forskning.no siger, at mange forskere advarer om en tilstand af "peak fosfor, " sammenlignes med udtrykket "peak oil."

Indførelsen af ​​genbrug og en cirkulær økonomi er derfor afgørende, hvis vi skal sikre, at dette vitale element ikke går tabt. Det er her et forskningsprojekt kaldet Recover kommer ind. Med SINTEF som forskningspartner, samarbejder med NTNU og Norges Biovidenskabelige Universitet (NMBU), dette vitale element kan genvindes.

"SINTEF's rolle i Recover-projektet er primært at udvikle spildevandsbehandlingsprocesser, der sikrer, at fosfor genvindes med så lidt energi som muligt, " siger Herman Helness, seniorforsker ved SINTEF. "Vi arbejder på en fremadrettet osmose-baseret tilgang, der kan være velegnet til kystnære kloakrensningsanlæg, " han siger.

En begrænset ressource – både fysisk og politisk

Men før Helness i detaljer forklarer, hvordan fremad osmose virker, lidt om vigtigheden af ​​at genvinde fosfor - et grundstof, der er nysgerrig på mange måder.

For eksempel, den lyser i mørke og er selvantændende.

"Fosfor er en begrænset ressource, ikke kun fysisk, men også politisk, " siger Helness. "Det meste af det findes i det vestlige Sahara besat af Marokko, og i Kina. Så, i politisk henseende, det er ønskeligt at identificere alternative kilder, " han siger.

Fosfor er almindeligt i spildevand, og målet med projektet er at genvinde det til brug som gødning. I øjeblikket, en slamrest, der bliver tilbage efter rensning af spildevand, bruges til spredning på marker for at forbedre jordkvaliteten.

Imidlertid, forsøg viser, at dette ikke er en særlig effektiv måde for jorde at udnytte fosfor og kvælstof i slammet.

I øvrigt, Norske lovbestemmelser, der regulerer gødningsfremstilling, stiller strenge krav til behandling og anvendelse af slam. For det meste, disse kvalitetskrav omhandler problemer forbundet med lugt, tungmetalkoncentrationer og fjernelse af bakterier.

"Fremtidige reguleringer vil formentlig lægge begrænsninger på landmændenes mulighed for at anvende slam som landbrugsgødning på grund af krav til det maksimale indhold af fosfor i slammet, " siger Helness. Dette er et tilstrækkeligt yderligere incitament til at finde metoder, der muliggør genvinding af fosfor fra slammet og til at udnytte det mere effektivt end tidligere, " han siger.

Velegnet til kystrensningsanlæg

SINTEF er nået frem til, at fremadgående osmose kan give muligheder for en mere optimal udnyttelse af fosfor. Dette sker ved at sende vandet gennem en semipermeabel membran. Under denne proces, vandmolekylerne bevæger sig fra en opløsning med en højere vandkoncentration til en med en lavere vandkoncentration.

I særdeleshed, metoden er velegnet til kystrensningsanlæg, hvor høje koncentrationer af salt i havvandet gør, at vand i spildevandet let kan passere gennem membranen. Alle organiske partikler og grundstoffer som nitrogen og fosfor holdes tilbage på spildevandssiden.

"Osmoseprincippet betyder, at der ikke er behov for at tilføre yderligere energi for at opnå den ønskede effekt, " explains Helness. "The water that passes into the sea is very well cleaned, and we are left with a concentrated flow of sludge on the wastewater side from which we can recover the phosphorous, " han siger.

Laboratory experiments involving wastewater, or sewage, are commonly carried out using "artificial" sewage. But SINTEF believes that this isn't good enough. Experiments at the laboratory at Gløshaugen in Trondheim use real sewage diverted from neighboring buildings.

Mitigating water shortages

We have adequate supplies of freshwater in Norway, but water shortages are becoming a growing problem in many parts of the world. Many countries produce fresh water from salt water by using reverse osmosis membrane technology. The problem is that this is an energy-intensive process.

"When the cleaned sewage water mixes with the salt water along the coast, the salt water becomes diluted, " says Helness. "And because there is less salt in this water than in normal sea water, the process of making fresh water is less energy-intensive, " forklarer han.

The researchers are currently working to calculate the costs involved in applying this method. The principle of osmosis means that the wastewater stream, or sludge, is more concentrated. Less volume means that the sewage cleaning plants can be smaller. Less energy is used to recover the phosphorous from the sludge.

The method being developed by SINTEF is new and is not currently being applied.

For sin del, NTNU is conducting experiments on the biological recovery of phosphorous. This method, which is currently being applied at a full-scale plant in Hamar, involves the cultivation of a group of phosphorous-accumulating microorganic bacteria. NTNU aims to optimize this approach.

"This is a major contribution towards achieving a circular economy, " says Helness. "Our short-term vision is to adapt Norwegian and global value chains to the idea of resource recycling and achieve a viable market, " han siger.