En värld utan fosfor är en värld utan liv. Men fosfor är en ändlig resurs, så forskare återvinner det från avloppsvatten.

Enligt nätnyhetsbyrån ABC Nyheter i Norge, fosforkrisen är kanske den minst kända nödsituationen i världen idag. Den norska forskningsnyhetswebbplatsen forskning.no säger att många forskare varnar för ett tillstånd av "toppfosfor, " jämförbar med uttrycket "peak oil."

Antagandet av återvinning och en cirkulär ekonomi är därför avgörande om vi ska säkerställa att denna viktiga del inte går förlorad. Det är här ett forskningsprojekt kallat Recover kommer in. Med SINTEF som forskningspartner, samarbetar med NTNU och Norges biovitenskapelige universitet (NMBU), detta vitala element kan återvinnas.

"SINTEFs roll i Recover-projektet är främst att utveckla avloppsvattenreningsprocesser som säkerställer att fosfor återvinns med så lite energi som möjligt, säger Herman Helness, seniorforskare vid SINTEF. "Vi arbetar på ett framåt osmosbaserat tillvägagångssätt som kan vara lämpligt för reningsanläggningar för kustavlopp, " han säger.

En ändlig resurs – både fysiskt och politiskt

Men innan Helness förklarar i detalj hur framåt osmos fungerar, lite om vikten av att återvinna fosfor — ett grundämne som är nyfiket på många sätt.

Till exempel, den lyser i mörker och är självantändande.

"Fosfor är en ändlig resurs, inte bara fysiskt, men också politiskt, " säger Helness. "Det mesta finns i västra Sahara ockuperat av Marocko, och i Kina. Så, i politiska termer, det är önskvärt att identifiera alternativa källor, " han säger.

Fosfor är vanligt i avloppsvatten, och syftet med projektet är att återvinna det för användning som gödningsmedel. För närvarande, en slamrester som blir kvar efter rening av avloppsvatten används för spridning på åkrar för att förbättra markkvaliteten.

Dock, experiment visar att detta inte är ett särskilt effektivt sätt för mark att utnyttja fosfor och kväve som finns i slammet.

Dessutom, Norska lagregler som styr gödseltillverkning ställer höga krav på behandling och användning av slam. För det mesta, dessa kvalitetskrav adresserar problem med lukt, tungmetallkoncentrationer och avlägsnande av bakterier.

"Framtida regleringar kommer sannolikt att sätta begränsningar för bönders möjlighet att använda slam som jordbruksgödsel på grund av krav relaterade till maximalt innehåll av fosfor i slammet, ", säger Helness. Detta är ett tillräckligt extra incitament för att hitta metoder som möjliggör utvinning av fosfor från slammet och för att utnyttja det mer effektivt än tidigare, " han säger.

Lämplig för kustreningsverk

SINTEF har kommit fram till idén att framåtosmos kan erbjuda möjligheter för en mer optimal exploatering av fosfor. Detta sker genom att vattnet skickas genom ett semipermeabelt membran. Under denna process, vattenmolekylerna går från en lösning med högre vattenkoncentration till en med lägre vattenkoncentration.

Särskilt, Metoden lämpar sig för kustreningsverk där höga koncentrationer av salt i havsvattnet gör att vatten i avloppsvattnet lätt kan passera genom membranet. Alla organiska partiklar och grundämnen som kväve och fosfor hålls tillbaka på avloppsvattensidan.

"Osmosprincipen innebär att det inte finns något behov av att tillföra ytterligare energi för att uppnå önskad 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 säger.

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, " han förklarar.

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 its part, NTNU is conducting experiments on the biological recovery of phosphorous. Den här metoden, 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 säger.