La nueva Ordenanza sobre residuos y lodos de aguas residuales de Alemania exige que las grandes plantas de tratamiento de aguas residuales recuperen los fosfatos de los lodos de aguas residuales o las cenizas a partir de 2032. Las tecnologías de recuperación convencionales son costosas y están cargadas de productos químicos. Una nueva tecnología ofrece ahora un alternativa libre de contaminación. Los investigadores de Fraunhofer ayudaron a ampliar el proceso.

Como darán fe los entusiastas de la jardinería, flores nabos, los tomates y similares apenas prosperan sin fertilizantes. Los agricultores dependen principalmente de preparados que contienen fosfato para fertilizar sus campos, con razón, porque el fósforo es un componente básico de toda la vida y un nutriente esencial que las plantas no pueden prescindir. Con el 75 por ciento de los depósitos del mundo ubicados en Marruecos y el Sahara Occidental, Existe un punto de estrangulamiento potencialmente crítico en la cadena de suministro de fósforo. En 2008 y 2009, los cuellos de botella en el oleoducto y la especulación en los mercados de minerales presionan las líneas de suministro del mundo. El precio del fósforo se disparó en un 800 por ciento. Esto llevó a la Comisión Europea a agregar este mineral a su lista de las 20 principales materias primas críticas. El gobierno alemán también tomó medidas. A partir de 2023, Los operadores de grandes plantas de tratamiento de aguas residuales deberán presentar un plan de recuperación de fósforo. Aunque los agricultores pueden esparcir las cenizas de los lodos de depuradora incinerados directamente en sus campos, las plantas no pueden utilizar mucho el fósforo que contiene. Además, esta ceniza contiene contaminantes como metales pesados ​​que es mejor mantenerlos lejos de los campos de cultivo. Ha habido intentos de recuperar el fósforo en las cenizas de los lodos de depuradora mediante procesos químicos húmedos. pero requieren grandes cantidades de productos químicos.

Fósforo disponible para las plantas, recuperado de forma rentable, forma ecológica

Tomando un enfoque muy diferente, los expertos de Fritzmeier Umwelttechnik GmbH &Co. KG están desarrollando una tecnología llamada P-bac. Esta empresa unió fuerzas con la Institución de Investigación Fraunhofer para el Reciclaje de Materiales y Estrategias de Recursos IWKS en Alzenau e ICL Fertilizers Deutschland GmbH para escalar esta tecnología desde el laboratorio a una planta piloto. Financiado por el Ministerio Federal de Alimentación y Agricultura de Alemania, este proyecto se conoce con el nombre de "Reciclaje de fósforo — vom Rezyklat zum intelligenten langzeitverfügbaren Düngemittel — PRil" (reciclaje de fósforo — de reciclado a inteligente, fertilizante persistente).

"Ayudamos con los esfuerzos para ampliar el proceso de reciclaje de agua, así como con el proceso de reciclaje de material residual, estudios de viabilidad, y análisis, "dice el Dr. Lars Zeggel, director de proyectos en Fraunhofer IWKS. "El fósforo que recuperamos de las cenizas con este proceso innovador está disponible en un 50 por ciento para las plantas en un fertilizante de fosfato soluble en agua. el fosfato en la ceniza pura de lodo de depuradora no está disponible para las plantas ". Además de eso, el sustrato está en gran parte libre de contaminantes y los contaminantes relevantes se pueden reducir en más del 90 por ciento. Los fertilizantes que se obtienen a partir de lodos de depuradora reciclados también son muy asequibles, como mostró un estudio de viabilidad realizado por Fraunhofer IWKS. El fosfato producido de esta manera cuesta alrededor de dos euros el kilogramo. El fertilizante producido con procesos químicos húmedos asciende al menos a cuatro o seis euros el kilogramo. El fósforo de fuentes recicladas sigue siendo más caro que el fósforo primario de Marruecos, que se sitúa en 70 centavos por kilogramo de P2O5. Sin embargo, en marcado contraste con el fósforo reciclado, el fósforo primario contiene cada vez más contaminantes como el cadmio y el uranio.

Liberar las bacterias de la correa

Fritzmeier desarrolló el proceso de recuperación de fósforo de lodos de depuradora. En lugar de agregar productos químicos como ácido sulfúrico a la ceniza del lodo, estos expertos dejan que las bacterias hagan el trabajo. Las bacterias absorben dióxido de carbono del aire, un efecto secundario beneficioso, y producen ácido sulfúrico mediante el uso de azufre elemental añadido para extraer fósforo de las cenizas. Celebrada en condiciones de vida seleccionadas para facilitar este proceso, otras bacterias absorben el fósforo, enriquecerlo, y suéltelo de nuevo cuando este entorno cambie. Esto produce precipitados sólidos de fosfato de hierro que pueden separarse del lixiviado. Los investigadores de Fraunhofer IWKS analizaron varios aspectos de esto, incluyendo el agua de proceso. "Se necesitan alrededor de diez litros de agua de proceso para reciclar un litro de ceniza de lodo de depuradora, "dice Zeggel. Una vez extraído el fosfato, esta agua se puede reutilizar inmediatamente para propagar bacterias. El ciclo se puede repetir varias veces antes de que sea necesario desalar el agua. "Hemos podido adaptar la filtración por membrana para que ahora podamos eliminar el 98 por ciento del sulfato, es decir, azufre:del agua y, en última instancia, hace circular el 75 por ciento del agua de proceso, ", dice Zeggel. Esto deja mucha menos agua de proceso para eliminar y conserva una gran cantidad de energía. El procedimiento no solo es ecológico, sino que también elimina un factor de costo importante. La energía requerida para evaporar el agua es una de las más importantes Impulsores de costos El equipo de investigación pudo reducir los costos operativos significativamente con el beneficio de la filtración de membrana Todo el proceso está listo para su uso en una escala de cien litros.