La nouvelle ordonnance allemande sur les déchets et les boues d'épuration exige que les grandes usines de traitement des eaux usées récupèrent les phosphates des boues d'épuration ou des cendres à partir de 2032. Les technologies de récupération conventionnelles sont coûteuses et chargées de produits chimiques. Une nouvelle technologie offre désormais une solution plus abordable, alternative sans pollution. Les chercheurs de Fraunhofer ont aidé à étendre le processus.

Comme l'attesteront les amateurs de jardinage, fleurs, navets, les tomates et similaires prospèrent à peine sans engrais. Les agriculteurs comptent principalement sur des préparations contenant du phosphate pour fertiliser leurs champs - avec raison, car le phosphore est un élément constitutif de toute vie et un élément nutritif essentiel dont les plantes ne peuvent se passer. Avec 75 pour cent des gisements mondiaux situés au Maroc et au Sahara occidental, il existe un point d'étranglement potentiellement critique dans la chaîne d'approvisionnement en phosphore. En 2008 et 2009, les goulots d'étranglement dans les pipelines et la spéculation sur les marchés des minéraux ont mis la pression sur les lignes d'approvisionnement du monde. Le prix du phosphore a grimpé de 800 %. Cela a incité la Commission européenne à ajouter ce minéral à sa liste des 20 premières matières premières critiques. Le gouvernement allemand a également pris des mesures. A partir de 2023, les exploitants de grandes stations d'épuration devront soumettre un plan de récupération du phosphore. Bien que les agriculteurs puissent épandre les cendres des boues d'épuration incinérées directement sur leurs champs, les plantes ne sont pas capables d'utiliser beaucoup le phosphore qu'il contient. Outre, ces cendres contiennent des polluants tels que des métaux lourds qu'il vaut mieux conserver loin des champs cultivés. Il y a eu des tentatives pour récupérer le phosphore dans les cendres de boues d'épuration en utilisant des procédés chimiques humides, mais ils nécessitent de grandes quantités de produits chimiques.

Le phosphore végétal, récupéré de manière rentable, manière écologique

Adoptant une approche très différente, les experts de Fritzmeier Umwelttechnik GmbH &Co. KG développent une technologie appelée P-bac. Cette société s'est associée à l'Institut de recherche Fraunhofer pour le recyclage des matériaux et les stratégies de ressources IWKS à Alzenau et ICL Fertilizers Deutschland GmbH pour faire passer cette technologie du laboratoire à une usine pilote. Financé par le ministère fédéral allemand de l'Alimentation et de l'Agriculture, ce projet porte le nom de « Recyclage du phosphore—vom Rezyklat zum intelligenten langzeitverfügbaren Düngemittel—PRil » (recyclage du phosphore—de recyclat à smart, engrais persistant).

« Nous avons participé aux efforts visant à intensifier le processus de recyclage de l'eau ainsi qu'au processus de recyclage des matières résiduelles, études de faisabilité, et analyse, " dit le Dr Lars Zeggel, chef de projet au Fraunhofer IWKS. « Le phosphore que nous récupérons des cendres avec ce procédé innovant est à 50 % disponible dans les plantes dans un engrais phosphaté soluble dans l'eau. En revanche, le phosphate dans les cendres de boues d'épuration pures est pratiquement indisponible pour les plantes." En plus de cela, le substrat est en grande partie exempt de polluants et les polluants concernés peuvent être réduits de plus de 90 pour cent. Les engrais issus de boues d'épuration recyclées sont également remarquablement abordables, comme l'a montré une étude de faisabilité menée par le Fraunhofer IWKS. Le phosphate ainsi produit coûte environ deux euros le kilogramme. L'engrais produit avec des procédés chimiques humides revient à au moins quatre à six euros le kilogramme. Le phosphore issu de sources recyclées est toujours plus cher que le phosphore primaire du Maroc, qui s'élève à 70 cents le kilogramme de P2O5. Cependant, contrairement au phosphore recyclé, le phosphore primaire contient de plus en plus de polluants comme le cadmium et l'uranium.

Laisser les bactéries sans laisse

Fritzmeier a développé le procédé de récupération du phosphore des boues d'épuration. Plutôt que d'ajouter des produits chimiques tels que l'acide sulfurique aux cendres des boues, ces experts laissent les bactéries faire le travail. Les bactéries absorbent le dioxyde de carbone de l'air - un effet secondaire bénéfique - et produisent de l'acide sulfurique en utilisant du soufre élémentaire ajouté pour extraire le phosphore des cendres. Tenu dans des conditions de vie choisies pour faciliter ce processus, d'autres bactéries absorbent le phosphore, l'enrichir, et relâchez-le lorsque cet environnement change. Cela produit des précipités solides de phosphate de fer qui peuvent être séparés du lixiviat. Les chercheurs du Fraunhofer IWKS ont examiné plusieurs aspects de cela, y compris l'eau de traitement. « Il faut une dizaine de litres d'eau de process pour recycler un litre de cendres de boues d'épuration, " dit Zeggel. Une fois le phosphate extrait, cette eau peut être réutilisée immédiatement pour propager des bactéries. Le cycle peut être répété plusieurs fois avant que l'eau ne doive être dessalée. « Nous avons été en mesure d'adapter la filtration membranaire afin que nous puissions maintenant éliminer 98 % du sulfate, c'est-à-dire soufre - de l'eau et finalement faire circuler 75 pour cent de l'eau de traitement, " dit Zeggel. Cela laisse beaucoup moins d'eau de traitement à éliminer et économise beaucoup d'énergie. Le procédé n'est pas seulement respectueux de l'environnement, il élimine également un facteur de coût majeur. L'énergie nécessaire pour évaporer l'eau est l'une des plus importantes L'équipe de recherche a pu réduire considérablement les coûts d'exploitation grâce à la filtration membranaire.L'ensemble du procédé est prêt à l'emploi à l'échelle de la centaine de litres.