Fosfor jest ważnym elementem nie tylko dla roślin, ale dla wszystkich żywych organizmów. W ostatnim czasie, w obliczu rosnącego niedoboru tego niezbędnego minerału, cena nawozów na bazie fosforu stale wzrasta. To czas, by rozpocząć poszukiwania alternatyw.
Substytucja nie jest łatwa, ponieważ fosfor nie może zostać zastąpiony innymi substancjami. Ale naukowcy z Instytutu Fraunhofera w Stuttgarcie znaleźli rozwiązanie wykorzystujące surowiec, którego jak się wydaje będzie zawsze pod dostatkiem – osady z oczyszczalni ścieków i pozostałości fermentacyjne z biogazowni. Doskonały przykład jak stare powiedzenie „od błota do bogactwa” staje się rzeczywistością. Nowa technologia została opracowana przez zespół naukowców pod kierownictwem Jennifer Bilbao. „Proces będący wynikiem badań pozwala na wytrącanie składników odżywczych ze ścieków w formie, która umożliwia ich bezpośrednie stosowanie jako nawozu” – wyjaśnia Bilbao.
Podstawę opatentowanego już procesu, który obecnie testowany jest w mobilnej instalacji pilotażowej, stanowi proces elektrochemiczny wytrącający fosforan amonu (znany również jako struwit). Z roztworu zawierającego fosfor i azot wytrąca się te składniki przy pomocy elektrolizy. Struwit otrzymywany jest w postaci drobnych kryształów, które mogą być stosowane bezpośrednio jako nawóz, bez dalszej obróbki. W przeciwieństwie do stosowanych do tej pory metod, proces ten nie wymaga dodawania soli syntetycznych ani zasad i na tym polega jego innowacyjność. Przeprowadza się go bez użycia chemikaliów. Centralny element instalacji stanowi dwumetrowy elektrolizer. Cząsteczki wody dzielone są na ujemnie naładowane jony hydroksylowe na katodzie. Na anodzie odbywa się utlenianie: jony magnezu migrują, w reakcji z cząsteczkami fosforanu amonu w roztworze tworzą struwit.
Ponieważ jony magnezu bardzo dobrze wchodzą w reakcje, metoda ta wymaga bardzo mało energii. Proces elektrochemiczny zużywa jej znacząco mniej od tradycyjnych metod (na jeden metr sześcienny wystarcza w zupełności 70W). Po długotrwałych badaniach prowadzonych przez naukowców ze Stuttgartu stwierdzono, że stężenie fosforanów w reaktorze zmniejsza się po skutecznym przeprowadzeniu procesu aż o 99,7%, do niecałych 2 mg/litr. To wartości lepsze niż normy ustalone dla niemieckich oczyszczalni obsługujących do 100 tys. mieszkańców. „Oznacza to, że operatorzy takich obiektów mogą czerpać dodatkowe zyski z produkcji nawozów, otrzymywanych jako produkt uboczny oczyszczania ścieków” – powiedziała Jennifer Bilbao, podkreślając że to jedna z głównych zalet metody opracowanej przez jej zespół.
Struwit jest atrakcyjnym produktem dla rolników. Ze względu na powolne uwalnianie fosforu do gleby jego jakość jest wysoko ceniona. Doświadczenia przeprowadzone przez naukowców z Instytutu Fraunhofera potwierdziły jego skuteczność w tym zakresie: plony i efektywność roślin w pobieraniu składników pokarmowych w fazie wzrostu były czterokrotnie wyższe w przypadku struwitu niż przy zastosowaniu innych nawozów mineralnych. Przez kilka następnych miesięcy pilotażowe instalacje mobilne będą testowane, w różnych oczyszczalniach na terenie Niemiec. Na początku przyszłego roku planowane jest rozpoczęcie współpracy z partnerami przemysłowymi, celem komercjalizacji wynalazku. „Nasza metoda znajduje zastosowanie zarówno w produkcji nawozów ze ścieków, jak i przy produkcji biogazu z odpadów rolniczych” – mówi Bilbao. Potrzeba jedynie roztworu bogatego w amoniak i fosforany.
