En innovation som kan ha en enorm inverkan på vattenkvalitetsproblem i USA, ett system som kan ta bort nästan all fosfor från lagrad stallgödsel, utvecklades av ett team av forskare från Penn State och U.S. Department of Agriculture's Agricultural Research Service.

överskott av fosfor, främst i avrinning från marktillförsel av gödsel, står för cirka 66 procent av de försämrade förhållandena i amerikanska floder och har skapat stora områden av övergödning – döda zoner – i Chesapeake Bay och Mexikanska golfen, där vattenlevande liv inte kan överleva. Näringsämnesföroreningar är en av USA:s mest utbredda, kostsamma och utmanande miljöproblem, enligt Naturvårdsverket.

Systemet som tagits fram av forskare från Penn State och USDA – kallat MAPHEX för Manure phosphorus EXtraction – involverar en process i tre steg, inklusive vätske-fastämnesseparation med en skruvpress och centrifug; kemisk behandling med tillsats av järnsulfat; och slutlig filtrering med kiselgur. Maskinen är konstruerad för att bearbeta gödsel från gödselbehållare eller gropar på mjölkgårdar.

"Den här tekniken skulle kunna förändra spelet om vi kan modifiera den för att uppnå lägre driftskostnader, " sa den ledande Penn State-forskaren Alex Hristov, professor i mejeriproduktion vid College of Agricultural Sciences. "Det sista steget använder kiselgur för att filtrera fosfor från vätskan och det materialet är dyrt."

Clinton kyrka, med USDA Agricultural Research Services forskningsenhet för betessystem och vattendelare, sa att teamet för närvarande tittar på återvinning av kiselgur. "Vi försöker också hitta en billigare ersättning för filtreringssteget i MAPHEX-processen, som att ersätta filtreringssteget med en annan centrifug, "Sa kyrkan.

När den testades vid 150- och 2, 700-ko ​​mejerier, cirka 98 procent av fosforn avlägsnades från gödselgödsel, tillsammans med 93 procent av de fasta ämnena. Som för närvarande konfigurerats, MAPHEX-systemet skulle kosta cirka 750 USD per mjölkko och år för en mjölkverksamhet – en orealistisk kostnad när EPA inte inför begränsningar för fosforavrinning från gårdar och inga statliga subventioner finns för att betala för sådan teknik.

Men i framtiden, om regeringen upprätthåller bestämmelser om rent vatten på jordbruket och om

MAPHEX kan göras mer överkomligt att använda, dess potential är enorm, Hristov tror.

"Vi räknar med att förfining av processen och fördelaktig användning av de fasta ämnen som tas bort från gödseln - som för växtbädd, kompost och gödningsmedel – kommer att förbättra kostnadseffektiviteten avsevärt, " sade han. "Och ur förvaltarsynpunkt, Vissa större bönder som har råd kanske vill implementera ett sådant här system."

Penn State och USDA, som beviljades ett gemensamt patent på systemet 2017, vill licensiera tekniken, troligen till ett stort jordbruks- eller avfallsbearbetningsföretag. De är inte ute efter att ingå ett affärsarrangemang för att producera systemet, Hristov och kyrkan noterade.

Forskning om MAPHEX-systemet utfördes i centrala Pennsylvania, del av Chesapeake Bay Watershed och ett område med intensivt fokus på att utveckla reningssystem för gödsel. Gödsel från mejerisektorn uppskattades 2010 stå för 20 procent av all fosfor i Chesapeake Bays vattendelare.

Förklara varför Pennsylvania var den perfekta platsen att utveckla MAPHEX, Hristov påpekade att majoriteten av mjölkgårdarna i studieområdet är små, med färre än 100 kor mjölkade. Men ett ökande antal större operationer med mer än 1, 000 huvud kan nu hittas.

"Den flytande naturen hos de flesta lagrade mjölkgödsel minskar dess potential för transport utanför gården och var drivkraften för att utveckla behandlingsalternativ för att manipulera fasta ämnen och näringsämnen från gödsel, " sa Hristov.

MAPHEX designades för att vara ett mobilt system som passar på två stora flakvagnar för att serva ett antal små eller medelstora mejerier. Om det skalas upp för att ha kapacitet att behandla gödsel från ett stort mejeri, det skulle inte längre vara mobilt. "Om systemet produceras av ett ag-företag, vi tror att gödseltransporter kan göra en affär av det, några små mejerier kunde samarbeta och köpa ett, eller stora mejerier med tusentals kor kan bygga ett stationärt system."

MAPHEX är inte bara för kogödsel. Church sa att tekniken är kompatibel med svingödsel och att den förmodligen skulle kunna fungera med hönsgödsel, för, men eftersom den senare är torr, det skulle behöva spädas ut innan processen kunde fungera.