Waardevolle voorraden fosfor kunnen worden teruggewonnen uit rioolslibas, die overblijft nadat het slib is verbrand voor de opwekking van elektriciteit. De methode is ontwikkeld door chemisch ingenieurs Yuuki Mochizuki en Naoto Tsubouchi van het Center for Advanced Research of Energy and Materials van de Hokkaido Universiteit. Hun werk is gepubliceerd in het tijdschrift Resources, Conservation and Recycling .

Fosforhoudende verbindingen worden op grote schaal vervaardigd voor toepassingen als meststoffen, medicijnen en veel alledaagse consumentenproducten. Momenteel wordt de fosforvoorraad voornamelijk gewonnen uit fosforertsen. De afgelopen jaren zijn de uitputting en de stijgende prijs van hoogwaardige fosforertsen echter een probleem geworden, waardoor druk ontstaat op industrieën die afhankelijk zijn van deze voorraden.

"Het exploiteren van nieuwe fosforbronnen om de snel uitputtende reserves te vervangen, en het ontwikkelen van methoden om fosfor uit afvalstromen terug te winnen, wordt steeds belangrijker", zegt Tsubouchi.

Zuiveringsslib, dat in ruime hoeveelheden beschikbaar is, wordt momenteel in grote hoeveelheden verbrand voor de opwekking van elektriciteit en om de hoeveelheid ervan te verkleinen. De resterende as is relatief rijk aan fosfor, wat leidt tot toenemende inspanningen om efficiënte manieren te vinden om de fosfor terug te winnen.

Bestaande methoden stuiten echter op een aantal significante problemen, waaronder chemische verontreiniging die verdere zuivering vereist en ingewikkelde dure chemische verwerking.

De onderzoekers uit Hokkaido hebben eerder methoden onderzocht om fosfor en andere elementen, waaronder calcium, magnesium en ijzer, terug te winnen door warmtebehandeling van rioolslib.

Deze eerdere onderzoeken suggereerden dat het proces van vervluchtiging, waarbij verschillende elementen selectief worden omgezet in gasvormige vormen, waardoor ze kunnen worden gescheiden van de rest van de behandelde as, een veelbelovende aanpak zou kunnen zijn voor het terugwinnen van fosfor in de vorm van hittestabiele verbindingen. .

Daarom onderzochten ze het vervluchtigingsgedrag van de verschillende elementen in rioolslibas onder verschillende chemische omstandigheden, vooral met en zonder toevoeging van koolstof tijdens een slibbehandelingsproces met chloor. Hierdoor konden ze een effectieve methode ontwikkelen voor het scheiden van nuttige fosforhoudende verbindingen met behulp van een combinatie van chloreringsstappen met en zonder de aanwezigheid van koolstof.

Mochizuki zegt:"De methode die we hebben ontwikkeld kan worden geïmplementeerd met lagere energievereisten en lagere CO₂ emissies en lagere kosten dan conventionele fosforterugwinningstechnologieën uit fosfaatertsen. In onze methode wordt fosfor teruggewonnen in de waardevolle fosforchloridevormen, die ook door oplossing in water kunnen worden omgezet in fosforzuur."

“In Japan is de totale hoeveelheid fosfor in secundaire fosforbronnen zoals staalslakken, dierlijke mest en zuiveringsslib gelijk aan ongeveer de helft van de totale hoeveelheid fosfor die het land binnenkomt. Onze volgende stap is om te onderzoeken of onze techniek kunnen worden gebruikt om de behoefte aan fosforimporten te verminderen”, besluit Tsubouchi.

Meer informatie: Yuuki Mochizuki et al, Terugwinning van fosfaat uit verbrandingsas van zuiveringsslib door chlorering en koolhydrering, Hulpbronnen, behoud en recycling (2024). DOI:10.1016/j.resconrec.2024.107645

Aangeboden door Hokkaido Universiteit