Un mondo senza fosforo è un mondo senza vita. Ma il fosforo è una risorsa finita, così i ricercatori lo stanno recuperando dalle acque reflue.

Secondo l'agenzia di stampa online ABC Nyheter in Norvegia, la crisi del fosforo è forse l'emergenza meno conosciuta oggi al mondo. Il sito web norvegese di notizie sulla ricerca forskning.no afferma che molti scienziati avvertono di uno stato di "picco di fosforo, " paragonabile all'espressione "picco del petrolio".

L'adozione del riciclaggio e di un'economia circolare sono quindi essenziali se vogliamo garantire che questo elemento vitale non vada perduto. È qui che entra in gioco un progetto di ricerca chiamato Recover. Con SINTEF come partner di ricerca, collaborando con NTNU e la Norwegian University of Life Sciences (NMBU), questo elemento vitale può essere recuperato.

"Il ruolo di SINTEF nel progetto Recover è principalmente quello di sviluppare processi di trattamento delle acque reflue che assicurino il recupero del fosforo utilizzando la minor quantità di energia possibile, "dice Herman Helness, un ricercatore senior presso SINTEF. "Stiamo lavorando a un approccio basato sull'osmosi in avanti che potrebbe essere adatto per gli impianti di depurazione delle acque reflue costiere, " lui dice.

Una risorsa limitata, sia fisicamente che politicamente

Ma prima che Helness spieghi in dettaglio come funziona l'osmosi diretta, un po' sull'importanza di recuperare il fosforo, un elemento curioso per molti versi.

Ad esempio, si illumina al buio ed è autoinfiammabile.

"Il fosforo è una risorsa finita, non solo fisicamente, ma anche politicamente " dice Helness. "La maggior parte si trova nel Sahara occidentale occupato dal Marocco, e in Cina. Così, in termini politici, è auspicabile identificare fonti alternative, " lui dice.

Il fosforo è comune nelle acque reflue, e l'obiettivo del progetto è recuperarlo per utilizzarlo come fertilizzante. Attualmente, un residuo di fango che rimane dopo la pulizia delle acque reflue viene utilizzato per lo spargimento sui campi per migliorare la qualità del suolo.

Però, gli esperimenti dimostrano che questo non è un modo particolarmente efficace per i terreni di sfruttare il fosforo e l'azoto contenuti nei fanghi.

Inoltre, Le normative di legge norvegesi che regolano la produzione di fertilizzanti impongono requisiti rigorosi per il trattamento e l'uso dei fanghi. Per la maggior parte, questi requisiti di qualità affrontano i problemi associati all'odore, concentrazioni di metalli pesanti e la rimozione dei batteri.

"Le normative future porranno probabilmente restrizioni alla capacità degli agricoltori di utilizzare i fanghi come fertilizzante agricolo a causa dei requisiti relativi al contenuto massimo di fosforo nei fanghi, " dice Helness. Questo è un ulteriore incentivo sufficiente per trovare metodi che consentano il recupero del fosforo dai fanghi e per sfruttarlo in modo più efficace rispetto al passato, " lui dice.

Adatto per impianti di depurazione liquami costieri

SINTEF è arrivato all'idea che l'osmosi in avanti può offrire opportunità per uno sfruttamento più ottimale del fosforo. Ciò avviene inviando l'acqua attraverso una membrana semipermeabile. Durante questo processo, le molecole d'acqua si spostano da una soluzione con una maggiore concentrazione di acqua ad una con una minore concentrazione di acqua.

In particolare, il metodo è adatto agli impianti di depurazione delle acque reflue costiere dove elevate concentrazioni di sale nell'acqua di mare consentono all'acqua delle acque reflue di passare facilmente attraverso la membrana. Tutte le particelle organiche e gli elementi come azoto e fosforo vengono trattenuti dal lato delle acque reflue.

"Il principio dell'osmosi significa che non è necessario immettere energia aggiuntiva per ottenere l'effetto desiderato, " explains Helness. "The water that passes into the sea is very well cleaned, and we are left with a concentrated flow of sludge on the wastewater side from which we can recover the phosphorous, " lui dice.

Laboratory experiments involving wastewater, or sewage, are commonly carried out using "artificial" sewage. But SINTEF believes that this isn't good enough. Experiments at the laboratory at Gløshaugen in Trondheim use real sewage diverted from neighboring buildings.

Mitigating water shortages

We have adequate supplies of freshwater in Norway, but water shortages are becoming a growing problem in many parts of the world. Many countries produce fresh water from salt water by using reverse osmosis membrane technology. The problem is that this is an energy-intensive process.

"When the cleaned sewage water mixes with the salt water along the coast, the salt water becomes diluted, " says Helness. "And because there is less salt in this water than in normal sea water, the process of making fresh water is less energy-intensive, " lui spiega.

The researchers are currently working to calculate the costs involved in applying this method. The principle of osmosis means that the wastewater stream, or sludge, is more concentrated. Less volume means that the sewage cleaning plants can be smaller. Less energy is used to recover the phosphorous from the sludge.

The method being developed by SINTEF is new and is not currently being applied.

For its part, NTNU is conducting experiments on the biological recovery of phosphorous. This method, which is currently being applied at a full-scale plant in Hamar, involves the cultivation of a group of phosphorous-accumulating microorganic bacteria. NTNU aims to optimize this approach.

"This is a major contribution towards achieving a circular economy, " says Helness. "Our short-term vision is to adapt Norwegian and global value chains to the idea of resource recycling and achieve a viable market, " lui dice.