Värdefulla tillförsel av fosfor skulle kunna återvinnas från avloppsslamaska, som finns kvar efter att slammet har förbränts för elproduktion. Metoden har utvecklats av kemiingenjörerna Yuuki Mochizuki och Naoto Tsubouchi vid Hokkaido Universitys Center for Advanced Research of Energy and Materials. Deras arbete publiceras i tidskriften Resources, Conservation and Recycling .
Fosforhaltiga föreningar tillverkas i stor utsträckning för applikationer inklusive gödningsmedel, läkemedel och många dagliga konsumentprodukter. För närvarande utvinns tillförseln av fosfor huvudsakligen från fosformalmer. Under de senaste åren har emellertid utarmningen och det stigande priset på högkvalitativa fosformalmer blivit ett problem, vilket sätter press på industrier som är beroende av dessa leveranser.
"Att utnyttja nya fosforresurser för att ersätta de snabbt utarmande reserverna och etablera metoder för att återvinna fosfor från avfallsströmmar, blir allt viktigare", säger Tsubouchi.
Avloppsslam, tillgängligt i rikliga mängder, förbränns för närvarande i stora mängder för elproduktion och även för att minska dess volym. Den kvarvarande askan är relativt rik på fosfor, vilket leder till ökade ansträngningar för att hitta effektiva sätt att återvinna fosforn.
Befintliga metoder stöter dock på flera betydande problem, inklusive kemisk kontaminering som kräver ytterligare rening och komplicerad dyr kemisk bearbetning.
Hokkaidoforskarna har tidigare undersökt metoder för att återvinna fosfor och andra grundämnen, inklusive kalcium, magnesium och järn genom värmebehandling av avloppsslam.
Dessa tidigare undersökningar antydde att förångningsprocessen, där olika grundämnen selektivt omvandlas till gasformiga former, vilket gör att de kan separeras från resten av den behandlade askan, kunde vara ett lovande tillvägagångssätt för att återvinna fosfor i form av värmestabila föreningar .
De undersökte därför förångningsbeteendet hos de olika elementen i avloppsslamaska under olika kemiska förhållanden, särskilt med och utan tillsats av kol under en slambehandlingsprocess som involverar klor. Detta gjorde det möjligt för dem att utveckla en effektiv metod för att separera användbara fosforhaltiga föreningar med en kombination av kloreringssteg med och utan närvaro av kol.
Mochizuki säger, "Metoden vi utvecklade kan implementeras med lägre energibehov, lägre CO2 utsläpp och lägre kostnad än konventionell fosforåtervinningsteknik från fosfatmalmer. I vår metod återvinns fosfor i de värdefulla fosforkloridformerna, som också kan omvandlas till fosforsyra genom upplösning i vatten."
"I Japan motsvarar den totala mängden fosfor som finns i sekundära fosforresurser som stålslagg, boskapsgödsel och avloppsslam ungefär hälften av den totala mängden fosfor som förs in i landet. Vårt nästa steg är att studera om vår teknik skulle kunna användas för att minska behovet av fosforimport", avslutar Tsubouchi.
Mer information: Yuuki Mochizuki et al, Återvinning av fosfat från förbränningsaska från avloppsslam genom klorering och karboklorering, Resources, Conservation and Recycling (2024). DOI:10.1016/j.resconrec.2024.107645
Tillhandahålls av Hokkaido University
