Recupero del fosforo dalle ceneri dei fanghi di depurazione

Preziose scorte di fosforo potrebbero essere recuperate dalle ceneri dei fanghi di depurazione, che rimangono dopo che i fanghi sono stati bruciati per la produzione di energia elettrica. Il metodo è stato sviluppato dagli ingegneri chimici Yuuki Mochizuki e Naoto Tsubouchi presso il Centro per la ricerca avanzata su energia e materiali dell’Università di Hokkaido. Il loro lavoro è pubblicato sulla rivista Risorse, conservazione e riciclaggio.

I composti contenenti fosforo sono ampiamente prodotti per applicazioni tra cui fertilizzanti, medicinali e molti prodotti di consumo quotidiano. Attualmente le forniture di fosforo vengono estratte principalmente dai minerali di fosforo. Negli ultimi anni, tuttavia, l’esaurimento e l’aumento del prezzo dei minerali di fosforo ad alta qualità sono diventati un problema, mettendo sotto pressione le industrie che fanno affidamento su queste forniture.

“Sfruttare nuove risorse di fosforo per sostituire le riserve in rapido esaurimento e stabilire metodi per recuperare il fosforo dai flussi di rifiuti sta diventando sempre più importante”, afferma Tsubouchi.

I fanghi di depurazione, disponibili in quantità abbondanti, vengono attualmente bruciati in grandi quantità per la produzione di energia e anche per ridurne il volume. Le ceneri rimanenti sono relativamente ricche di fosforo, il che porta a crescenti sforzi per trovare modi efficienti per recuperare il fosforo. I metodi esistenti, tuttavia, incontrano numerosi problemi significativi, tra cui la contaminazione chimica che richiede un’ulteriore purificazione e un complicato e costoso trattamento chimico.

I ricercatori di Hokkaido hanno già studiato metodi per recuperare il fosforo e altri elementi, tra cui calcio, magnesio e ferro, mediante il trattamento termico dei fanghi di depurazione. Queste precedenti indagini hanno suggerito che il processo di volatilizzazione, in cui diversi elementi vengono selettivamente convertiti in forme gassose, consentendo loro di essere separati dal resto delle ceneri trattate, potrebbe essere un approccio promettente per recuperare il fosforo sotto forma di composti termostabili .

Hanno quindi esplorato il comportamento di volatilizzazione dei diversi elementi nelle ceneri dei fanghi di depurazione in diverse condizioni chimiche, in particolare con e senza aggiunta di carbonio durante un processo di trattamento dei fanghi che coinvolge il cloro. Ciò ha permesso loro di sviluppare un metodo efficace per separare utili composti contenenti fosforo utilizzando una combinazione di fasi di clorazione con e senza la presenza di carbonio.

Mochizuki spiega: “Il metodo che abbiamo sviluppato può essere implementato con minori fabbisogni energetici e minori emissioni di CO2₂ emissioni e costi inferiori rispetto alle tecnologie convenzionali di recupero del fosforo dai minerali fosfatici. Nel nostro metodo il fosforo viene recuperato nelle preziose forme di cloruro di fosforo, che possono anche essere convertite in acido fosforico mediante dissoluzione in acqua.”

“In Giappone, la quantità totale di fosforo contenuta nelle risorse di fosforo secondario come scorie di acciaio, letame di bestiame e fanghi di depurazione è equivalente a circa la metà della quantità totale di fosforo importato nel paese. Il nostro prossimo passo è studiare se la nostra tecnica potrebbe essere utilizzato per ridurre la necessità di importazioni di fosforo”, conclude Tsubouchi.