Удобрение из осадка сточных вод

Новая немецкая Норма по отходам и осадку сточных вод обязывает крупные очистные сооружения с 2032 года извлекать фосфаты из осадка сточных вод или золы. Традиционные технологии извлечения дороги и связаны с использованием химикатов. Новая технология предлагает более доступную и экологичную альтернативу. Исследователи из института Фраунгофера помогли вывести процесс на пилотный уровень.

Фермеры в значительной степени полагаются на фосфорсодержащие удобрения, так как фосфор является незаменимым для растений питательным веществом. Около 75% мировых запасов фосфоритов сосредоточены в Марокко и Западной Сахаре, что создает потенциальные риски для цепочек поставок, что подтвердил резкий скачок цен в 2008-2009 годах. В ответ Европейская комиссия включила фосфор в список критически важных сырьевых материалов. С 2023 года операторы крупных очистных сооружений в Германии должны предоставлять планы по рециклингу фосфора. Прямое использование золы от сжигания осадка в качестве удобрения проблематично из-за низкой доступности фосфора для растений и содержания загрязнителей, таких как тяжелые металлы.

Доступный для растений фосфор, извлеченный экономичным и экологичным способом

Специалисты компании Fritzmeier Umwelttechnik разрабатывают технологию P-Bac, которая использует бактерии для извлечения фосфора из золы осадка. Вместо добавления химикатов, бактерии, используя элементарную серу, производят серную кислоту, которая выщелачивает фосфор из золы. Другие бактерии затем концентрируют фосфор, образуя осадок фосфата железа. В рамках проекта "PRil", поддержанного Федеральным министерством продовольствия и сельского хозяйства Германии, технологию масштабировали от лабораторных условий до пилотной установки при участии Fraunhofer IWKS.

"Фосфор, извлеченный по этой инновационной технологии, на 50% доступен для растений в виде водорастворимого фосфатного удобрения. В чистой золе осадка фосфат практически недоступен", — говорит д-р Ларс Цеггель, руководитель проекта в Fraunhofer IWKS. Кроме того, субстрат практически не содержит загрязнителей — их содержание снижается более чем на 90%. Согласно исследованию Fraunhofer IWKS, стоимость фосфата, полученного таким методом, составляет около 2 евро за килограмм, что в два-три раза дешевле, чем при использовании мокрых химических процессов (4-6 евро/кг). Хотя первичный фосфор из Марокко стоит около 0,70 евро/кг P₂O₅, он часто содержит загрязнители, такие как кадмий и уран.

Важным аспектом работы Fraunhofer IWKS стала оптимизация рециркуляции технологической воды. "На переработку одного литра золы требуется около десяти литров воды. Мы адаптировали мембранную фильтрацию так, чтобы удалять 98% сульфатов и возвращать в цикл 75% воды", — объясняет Цеггель. Это значительно сокращает объем воды для утилизации и экономит энергию, которая является одним из основных факторов затрат при испарении воды. Технология готова к применению в масштабе сотен литров.