Un monde sans phosphore est un monde sans vie. Mais le phosphore est une ressource finie, les chercheurs le récupèrent donc dans les eaux usées.

Selon l'agence de presse en ligne ABC Nyheter en Norvège, la crise du phosphore est peut-être l'urgence la moins connue dans le monde aujourd'hui. Le site d'information sur la recherche norvégien forskning.no indique que de nombreux scientifiques mettent en garde contre un état de « pic de phosphore, " comparable à l'expression " pic pétrolier ".

L'adoption du recyclage et d'une économie circulaire sont donc indispensables pour garantir que cet élément vital ne soit pas perdu. C'est là qu'intervient un projet de recherche appelé Recover. Avec SINTEF comme partenaire de recherche, en collaboration avec NTNU et l'Université norvégienne des sciences de la vie (NMBU), cet élément vital peut être récupéré.

« Le rôle du SINTEF dans le projet Recover est avant tout de développer des procédés de traitement des eaux usées permettant de récupérer le phosphore avec le moins d'énergie possible, " dit Herman Helness, un chercheur principal au SINTEF. "Nous travaillons sur une approche basée sur l'osmose directe qui pourrait convenir aux stations d'épuration des eaux côtières, " il dit.

Une ressource limitée, à la fois physiquement et politiquement

Mais avant qu'Helness n'explique en détail comment fonctionne l'osmose directe, un peu sur l'importance de récupérer le phosphore, un élément curieux à bien des égards.

Par exemple, il brille dans le noir et s'enflamme automatiquement.

"Le phosphore est une ressource finie, non seulement physiquement, mais aussi politiquement, " dit Helness. " La majeure partie se trouve dans le Sahara occidental occupé par le Maroc, et en Chine. Donc, en termes politiques, il est souhaitable d'identifier des sources alternatives, " il dit.

Le phosphore est commun dans les eaux usées, et le but du projet est de le récupérer pour l'utiliser comme engrais. Actuellement, un résidu de boue qui reste après le nettoyage des eaux usées est utilisé pour l'épandage sur les champs afin d'améliorer la qualité des sols.

Cependant, les expériences montrent qu'il ne s'agit pas d'un moyen particulièrement efficace pour les sols d'exploiter le phosphore et l'azote contenus dans les boues.

De plus, Les réglementations légales norvégiennes qui régissent la fabrication d'engrais imposent des exigences strictes sur le traitement et l'utilisation des boues. Pour la plupart, ces exigences de qualité traitent des problèmes liés aux odeurs, concentrations de métaux lourds et l'élimination des bactéries.

"Les futures réglementations imposeront probablement des restrictions sur la capacité des agriculteurs à utiliser les boues comme engrais agricole en raison des exigences liées à la teneur maximale en phosphore dans les boues, " dit Helness. C'est une incitation supplémentaire suffisante pour trouver des méthodes permettant de récupérer le phosphore des boues et de l'exploiter plus efficacement que par le passé, " il dit.

Convient aux stations d'épuration des eaux côtières

Le SINTEF est arrivé à l'idée que l'osmose directe peut offrir des opportunités pour une exploitation plus optimale du phosphore. Cela se produit en envoyant l'eau à travers une membrane semi-perméable. Au cours de ce processus, les molécules d'eau passent d'une solution avec une concentration en eau plus élevée à une solution avec une concentration en eau plus faible.

En particulier, le procédé est adapté aux stations d'épuration des eaux usées côtières où des concentrations élevées de sel dans l'eau de mer permettent à l'eau des eaux usées de passer facilement à travers la membrane. Toutes les particules et éléments organiques tels que l'azote et le phosphore sont retenus du côté des eaux usées.

"Le principe de l'osmose signifie qu'il n'y a pas besoin d'apporter d'énergie supplémentaire pour obtenir l'effet souhaité, " 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, " il dit.

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, " il explique.

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. Cette méthode, 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, " il dit.