Een systeem ontwikkeld door EPFL-spin-off TreaTech kan slib van afvalwaterzuiveringsinstallaties omzetten in minerale zouten - die kunnen worden gebruikt in kunstmest, bijvoorbeeld – en biogas. Het onderzoek van het bedrijf wordt gefinancierd door verschillende entiteiten uit de particuliere en publieke sector, en er wordt nu een grootschalige proeffabriek gebouwd. Het is de bedoeling dat het systeem in 2022 wordt geïnstalleerd bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie.

Afvalwaterzuiveringsinstallaties produceren een afvalwater dat algemeen bekend staat als slib. De exploitanten van installaties hebben dit slib voorheen direct als meststof afgevoerd, maar dat werd iets meer dan tien jaar geleden illegaal gemaakt in Zwitserland vanwege de toenemende concentratie van verontreinigende stoffen in afvalwater. Als resultaat, het slib wordt meestal tot koeken gedroogd en verbrand, nemen jaarlijks duizenden tonnen fosfor mee. Dat is belangrijk omdat fosfor een essentiële verbinding is in verschillende biologische processen, inclusief fotosynthese, maar er was tot nu toe geen haalbare methode om de fosfor in afvalwaterstromen te recyclen. Ingenieurs van EPFL's Laboratory of Sustainable and Catalytic Processing hebben een systeem ontworpen dat in staat is om de fosfor terug te winnen, de markt wordt geschat op CHF 33 miljard. Het systeem is ontwikkeld door TreaTech, een bedrijf spin-off van het lab. Het systeem van TreaTech kan dankzij technologie ook biogas uit het effluent produceren, thermische vergassing genoemd, ontwikkeld aan het Paul Scherrer Instituut.

Om de transportkosten te verlagen, het slib dat voor 95 procent uit water bestaat, wordt eerst ontwaterd door afvalwaterinstallaties, die op zijn beurt veel energie nodig hebben die zijn eigen kosten met zich meebrengt. Het residu wordt dan elders verbrand. "Ons systeem kan slib rechtstreeks terugwinnen van afvalwaterzuiveringsinstallaties zonder dat enige droging of andere voorafgaande verwerking nodig is, " zegt Frédéric Juillard, CEO van TreaTech. In zijn systeem de effluentstroom wordt onder hoge druk gebracht, hoge temperatuur scheider (> 22,1 MPa en 400°C) waarbij de vloeistof in een superkritische toestand komt (d.w.z. tussen vloeistof en gas). Dat verlaagt de oplosbaarheid van de fosfor en minerale zouten in de vloeistof sterk, waardoor ze kristalliseren tot vaste stoffen die gemakkelijk kunnen worden teruggewonnen. "Meer dan 90 procent van het fosfor kan worden gerecupereerd, ’ onderstreept de CEO.

Bijna 100 procent organisch materiaal omzetten in biogas

Sommige afvalwaterzuiveringsinstallaties hebben al systemen om slib te recyclen tot biogas. "Maar biovergisters die ze momenteel gebruiken, kunnen slechts 40-50 procent van de organische stof omzetten, " zegt Gaël Peng, mede-oprichter en CTO van TreaTech. Het resterende digestaat wordt gedroogd en afgevoerd naar verbrandingsinstallaties. Dat brengt forse kosten met zich mee en vraagt ​​veel energie. "De verwerking en verwijdering van slib zijn goed voor ongeveer 40 procent van de totale bedrijfskosten van een afvalwaterzuiveringsinstallatie, " voegt Peng eraan toe. Juillard wilde daarom technologie voor het opwekken van biogas in zijn systeem opnemen, om fabrieksexploitanten te helpen de kosten te verlagen en de conversieratio's te verhogen.

Hij besteedde enkele maanden aan het bestuderen van verschillende technologieën die over de hele wereld worden ontwikkeld, maar vond de oplossing op minder dan 200 km van EPFL, aan het Paul Scherrer Instituut. Daar werkten wetenschappers aan een nieuw soort reactor die ruthenium als katalysator gebruikt en die een omzettingspercentage van bijna 100 procent kan bereiken in biogas dat kan worden gebruikt om warmte of elektriciteit te produceren. of zelfs als biobrandstof. Het resulterende water is vrij van toxiciteit en kan direct terug in gemeentelijke watersystemen worden gepompt.

Bovendien, de technologie van de wetenschappers bespaart ook veel tijd – hun reactoren kunnen slib in slechts 20 minuten omzetten in biogas, terwijl bestaande biovergisters ongeveer 30 dagen nodig hebben. Dat kan ook ruimte besparen bij afvalwaterzuiveringsinstallaties en laat geen afval achter.

Grootschalige testen

Het onderzoek van TreaTech wordt ondersteund door het Paul Scherrer Institute en het Zwitserse Federale Bureau voor Energie. Het bedrijf heeft met succes een prototype getest en bouwt nu een grootschalige versie. Het is van plan zijn systeem in 2022 in een afvalwaterzuiveringsinstallatie te installeren, net op tijd om exploitanten van installaties te helpen te voldoen aan de nieuwe regelgeving voor fosforrecycling die in 2026 in Zwitserland van kracht zou kunnen worden. Door bedrijven te verplichten om fosfor te recyclen, de Zwitserse regering hoopt de kosten en milieurisico's van het importeren van de chemische stof te vermijden.

Nu TreaTech zijn prototype met succes heeft getest, het bouwt een proeffabriek die 100 keer groter is en 100 kg/u slib kan behandelen. Het onderzoek van het bedrijf wordt ondersteund door het Zwitserse Federale Bureau voor Energie en verkreeg CHF 4,4 miljoen aan financiering van een publiek-private samenwerking. De proeffabriek moet tegen het einde van het jaar klaar zijn, en het systeem zal naar verwachting in 2022 worden geïnstalleerd in een afvalwaterzuiveringsinstallatie, met de capaciteit om 3 ton slib per uur te verwerken.

De volgende stap is om het systeem aan te passen voor gebruik in andere toepassingen, zoals voor de behandeling van industrieel afvalwater, afvalwater van ontziltingsinstallaties of biomassaresidu.