Suministro sostenible de materias primas: el nuevo proceso FlashPhos convierte los lodos de depuradora en fósforo para uso industrial
Eliminar los residuos de las plantas de tratamiento de aguas residuales y recuperar al mismo tiempo el fósforo blanco: El nuevo proceso termoquímico FlashPhos demuestra cómo funciona esto. Actualmente es la única tecnología europea capaz de producir esta materia prima esencial para uso industrial de forma ecológica, eficiente y rentable. Un consorcio europeo, coordinado por la Universidad de Stuttgart, ha desarrollado y estudiado esta tecnología.
Una materia prima esencial
El fósforo blanco (P₄) es una materia prima indispensable para las industrias química, farmacéutica, alimentaria y electrónica. "Nuestro objetivo es garantizar un suministro sostenible de materias primas económicamente importantes, de difícil acceso y cada vez más escasas", afirma el profesor Markus Reinmöller, director del Instituto de Ingeniería de Procesos Energéticos y Dinámica de Sistemas Energéticos (IED) de la Universidad de Stuttgart. "Esto sólo puede lograrse si producimos estas materias primas críticas dentro de una economía circular, como demuestra el proceso FlashPhos". Mientras que los métodos convencionales recuperan el fósforo de los lodos de depuradora para su uso en fertilizantes, FlashPhos produce P₄ como material de partida para una amplia gama de aplicaciones industriales, como baterías de automóviles, retardantes de llama, catalizadores y fabricación de chips. En la actualidad, sólo cuatro países producen fósforo blanco, por lo que Europa depende en gran medida de las importaciones.
Cerrar el círculo de los recursos mediante el tratamiento de los lodos de depuradora
Los yacimientos de fosfato económicamente viables están desigualmente distribuidos por todo el mundo. Aparte de unos pocos yacimientos pequeños en Finlandia, actualmente no hay yacimientos explotables en Europa, e incluso los yacimientos bien conocidos de Noruega son difíciles de explotar. Desde que se cerró el último horno productor de P4 en 2012, la Unión Europea (UE) depende totalmente de las importaciones. Dada su importancia económica, su dependencia de las importaciones y su limitada disponibilidad, la UE clasifica el fósforo blanco como materia prima crítica. Al mismo tiempo, los lodos de depuradora ricos en fósforo procedentes del tratamiento de aguas residuales plantean cada vez más problemas medioambientales y de eliminación. Por ello, la recuperación de fósforo de los lodos de depuradora será obligatoria en Alemania a partir de 2029.
En el futuro, se espera que las plantas FlashPhos permitan eliminar los lodos de depuradora de forma respetuosa con el medio ambiente y, al mismo tiempo, recuperar materiales valiosos. Además de fósforo blanco, el proceso genera otros productos útiles que pueden sustituir a las materias primas intensivas en CO₂. "Esto reduce la dependencia de las importaciones y refuerza la economía circular", explica Christian Schmidberger, investigador del IED y coordinador de FlashPhos.
Un proceso innovador en tres fases
El proceso FlashPhos consta de tres etapas diseñadas para separar y recuperar el fósforo de los lodos de depuradora. En primer lugar, los lodos de depuradora húmedos se procesan en una "trituradora secadora" de nuevo desarrollo que produce un polvo fino, casi exento de agua. En la segunda etapa, este polvo se convierte en milisegundos en el "reactor flash" en gas combustible y escoria que contiene fosfato. Este proceso tiene lugar a temperaturas de 1.600°C. La energía necesaria para el proceso procede de los componentes orgánicos (que contienen carbono) de los propios lodos de depuradora. En la última fase del proceso, la escoria fosfatada se trata a altas temperaturas en un "refinador", que produce fósforo blanco elemental como producto principal. Otros productos son un sustituto del cemento respetuoso con el medio ambiente, una aleación de hierro y un concentrado de metales pesados apto para su posterior procesamiento en la industria metalúrgica. Los gases y el calor residual producidos durante estos pasos pueden reutilizarse en otros procesos industriales, reduciendo así la necesidad de combustibles fósiles.
Escalado para la producción industrial
El "triturador secador", desarrollado por el socio del proyecto Buss-SMS-Canzler GmbH (SMS), se probó y optimizó en el Instituto de Ingeniería Sanitaria, Calidad del Agua y Gestión de Residuos Sólidos (ISWA) de la Universidad de Stuttgart. Los demostradores de reactor flash y refinador fueron desarrollados conjuntamente por múltiples socios del proyecto y montados en las instalaciones de Aufbereitung, Recycling und Prüftechnik GmbH (ARP) en Leoben (Austria). La planta piloto procesa hasta 250 kilogramos de lodos de depuradora en polvo por hora.
El siguiente paso es construir la primera instalación de producción a gran escala. Los socios industriales que participan en FlashPhos aspiran a iniciar la producción industrial de fósforo blanco en 2028. Uno de los retos pendientes es la disponibilidad de lodos de depuradora. Sólo unas pocas regiones densamente pobladas disponen de cantidades suficientes de lodos de depuradora. "Áreas metropolitanas como la región del Ruhr, Barcelona, Madrid o Milán serían especialmente adecuadas", afirma Schmidberger. En 2050, las plantas de FlashPhos podrían cubrir hasta la mitad de la demanda europea de P₄. De cara al futuro, el equipo de investigación ya está explorando otras aplicaciones: "Nuestra visión a largo plazo en el IED es recuperar otras materias primas críticas a partir de flujos de residuos."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Más noticias del departamento ciencias
