Recuperação de fósforo de cinzas de lodo de esgoto para resolver o problema da diminuição da oferta de minérios de fósforo

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O reator de leito fixo tipo fluxo utilizado no processo de recuperação de fósforo de lodo de esgoto incinerado. Crédito:Naoto Tsubouchi / Universidade de Hokkaido

Valiosos suprimentos de fósforo poderiam ser recuperados das cinzas do lodo de esgoto, que permanecem após o lodo ter sido queimado para geração de energia elétrica. O método foi desenvolvido pelos engenheiros químicos Yuuki Mochizuki e Naoto Tsubouchi no Centro de Pesquisa Avançada de Energia e Materiais da Universidade de Hokkaido. Seu trabalho foi publicado na revista Resources, Conservation and Recycling .

Compostos contendo fósforo são amplamente fabricados para aplicações que incluem fertilizantes, medicamentos e muitos produtos de consumo diário. Actualmente, os fornecimentos de fósforo são extraídos principalmente de minérios de fósforo. Nos últimos anos, porém, o esgotamento e o aumento do preço dos minérios de fósforo de alto teor tornaram-se um problema, pressionando as indústrias que dependem destes fornecimentos.

“A exploração de novos recursos de fósforo para substituir as reservas que se esgotam rapidamente e o estabelecimento de métodos para recuperar o fósforo dos fluxos de resíduos está se tornando cada vez mais importante”, diz Tsubouchi.

O lodo de esgoto, disponível em grandes quantidades, é atualmente queimado em grandes quantidades para geração de energia e também para redução de seu volume. As cinzas restantes são relativamente ricas em fósforo, o que leva a esforços crescentes para encontrar formas eficientes de recuperar o fósforo.

No entanto, os métodos existentes encontram vários problemas significativos, incluindo contaminação química que requer purificação adicional e processamento químico caro e complicado.

Os pesquisadores de Hokkaido já investigaram métodos para recuperar fósforo e outros elementos, incluindo cálcio, magnésio e ferro, por tratamento térmico de lodo de esgoto.

Estas investigações anteriores sugeriram que o processo de volatilização, no qual diferentes elementos são convertidos seletivamente em formas gasosas, permitindo que sejam separados do resto das cinzas tratadas, poderia ser uma abordagem promissora para a recuperação de fósforo na forma de compostos termoestáveis. .

Eles, portanto, exploraram o comportamento de volatilização dos diferentes elementos nas cinzas de lodo de esgoto sob diferentes condições químicas, especialmente com e sem adição de carbono durante um processo de tratamento de lodo envolvendo cloro. Isto permitiu-lhes desenvolver um método eficaz para separar compostos úteis contendo fósforo usando uma combinação de etapas de cloração com e sem a presença de carbono.

Mochizuki diz:"O método que desenvolvemos pode ser implementado com menores necessidades de energia e menor CO₂ emissões e custo mais baixo do que as tecnologias convencionais de recuperação de fósforo a partir de minérios de fosfato. No nosso método, o fósforo é recuperado nas valiosas formas de cloreto de fósforo, que também podem ser convertidos em ácido fosfórico por dissolução em água."

"No Japão, a quantidade total de fósforo contida em recursos secundários de fósforo, como escória siderúrgica, esterco de gado e lodo de esgoto, é equivalente a cerca de metade da quantidade total de fósforo trazida para o país. Nosso próximo passo é estudar se nossa técnica poderia ser usado para reduzir a necessidade de importações de fósforo", conclui Tsubouchi.

Mais informações: Yuuki Mochizuki et al, Recuperação de fosfato de cinzas de incineração de lodo de esgoto por cloração e carbocloração, Recursos, Conservação e Reciclagem (2024). DOI:10.1016/j.resconrec.2024.107645
Fornecido pela Universidade de Hokkaido

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