A nova Portaria Alemã de Resíduos e Lodo de Esgoto exige que grandes estações de tratamento de esgoto recuperem fosfatos de lodo de esgoto ou cinzas a partir de 2032. As tecnologias convencionais de recuperação são caras e carregadas de produtos químicos. Uma nova tecnologia agora oferece um preço mais acessível, alternativa livre de poluição. Os pesquisadores da Fraunhofer ajudaram a ampliar o processo.

Como os entusiastas da jardinagem irão atestar, flores, nabos, tomates e similares dificilmente prosperam sem fertilizantes. Os agricultores dependem principalmente de preparações contendo fosfato para fertilizar seus campos - com um bom motivo, pois o fósforo é um alicerce de toda a vida e um nutriente essencial que as plantas não podem dispensar. Com 75 por cento dos depósitos mundiais localizados no Marrocos e no Saara Ocidental, existe um ponto de estrangulamento potencialmente crítico na cadeia de abastecimento de fósforo. Em 2008 e 2009, gargalos no oleoduto e especulação nos mercados de minerais pressionam as linhas de abastecimento do mundo. O preço do fósforo disparou 800%. Isso levou a Comissão Europeia a adicionar este mineral à sua lista de acertos das 20 principais matérias-primas críticas. O governo alemão também agiu. A partir de 2023, Operadores de grandes estações de tratamento de esgoto terão que apresentar um plano de recuperação de fósforo. Embora os agricultores possam espalhar as cinzas do lodo de esgoto incinerado diretamente em seus campos, as plantas não são capazes de fazer muito uso do fósforo contido nele. Além do mais, essas cinzas contêm poluentes, como metais pesados, que é melhor mantê-los longe de campos cultivados. Houve tentativas de recuperar o fósforo em cinzas de lodo de esgoto usando processos químicos úmidos, mas requerem grandes quantidades de produtos químicos.

Fósforo disponível nas plantas, recuperado de forma econômica, maneira ecologicamente correta

Adotando uma abordagem muito diferente, os especialistas da Fritzmeier Umwelttechnik GmbH &Co. KG estão desenvolvendo uma tecnologia chamada P-bac. Esta empresa uniu forças com a Instituição de Pesquisa Fraunhofer para Reciclagem de Materiais e Estratégias de Recursos IWKS em Alzenau e ICL Fertilizers Deutschland GmbH para expandir esta tecnologia do laboratório para uma planta piloto. Financiado pelo Ministério Federal Alemão para Alimentação e Agricultura, este projeto atende pelo nome de "Fosforreciclagem — vom Rezyklat zum intelligenten langzeitverfügbaren Düngemittel — PRil" (reciclagem de fósforo — de reciclar a inteligente, fertilizante persistente).

"Ajudamos nos esforços para aumentar o processo de reciclagem de água, bem como no processo de reciclagem de material residual, estudos de viabilidade, e análise, "diz o Dr. Lars Zeggel, gerente de projeto no Fraunhofer IWKS. "O fósforo que recuperamos das cinzas com esse processo inovador está 50 por cento disponível nas plantas em um fertilizante fosfatado solúvel em água. Em contraste, o fosfato nas cinzas puras do lodo de esgoto está praticamente indisponível para as plantas. "Além disso, o substrato é amplamente livre de poluentes e os poluentes relevantes podem ser reduzidos em mais de 90 por cento. Fertilizantes provenientes de lodo de esgoto reciclado também são incrivelmente acessíveis, como mostrou um estudo de viabilidade conduzido pelo Fraunhofer IWKS. O fosfato assim produzido custa cerca de dois euros o quilo. O fertilizante produzido com processos químicos úmidos custa pelo menos quatro a seis euros por quilo. O fósforo de fontes recicladas ainda é mais caro do que o fósforo primário do Marrocos, que é de 70 centavos por quilograma de P2O5. Contudo, em nítido contraste com o fósforo reciclado, o fósforo primário contém cada vez mais poluentes como cádmio e urânio.

Deixando as bactérias escaparem da coleira

Fritzmeier desenvolveu o processo de recuperação de fósforo do lodo de esgoto. Em vez de adicionar produtos químicos como ácido sulfúrico às cinzas do lodo, esses especialistas permitem que as bactérias façam o trabalho. As bactérias absorvem dióxido de carbono do ar - um efeito colateral benéfico - e produzem ácido sulfúrico usando enxofre elementar adicionado para extrair fósforo das cinzas. Realizado em condições de vida selecionadas para facilitar este processo, outras bactérias absorvem o fósforo, enriquecê-lo, e libere-o novamente quando este ambiente mudar. Isso produz precipitados de fosfato de ferro sólido que podem ser separados do lixiviado. Pesquisadores do Fraunhofer IWKS analisaram vários aspectos disso, incluindo a água do processo. “São necessários cerca de dez litros de água de processo para reciclar um litro de cinza de lodo de esgoto, "diz Zeggel. Uma vez que o fosfato foi extraído, essa água pode ser reutilizada imediatamente para a propagação de bactérias. O ciclo pode ser repetido várias vezes antes que a água precise ser dessalinizada. "Conseguimos adaptar a filtração por membrana para que agora possamos remover 98 por cento do sulfato, ou seja, enxofre - da água e, em última análise, circula 75 por cento da água do processo, "diz Zeggel. Isso deixa muito menos água de processo para ser descartada e conserva uma grande quantidade de energia. O procedimento não é apenas ecológico; também elimina um fator de custo importante. A energia necessária para evaporar a água é uma das maiores A equipe de pesquisa conseguiu reduzir os custos operacionais de forma significativa com o benefício da filtração por membrana Todo o processo está pronto para uso em uma escala de cem litros.