Um mundo sem fósforo é um mundo sem vida. Mas o fósforo é um recurso finito, então os pesquisadores estão recuperando-o do esgoto. A crise de fósforo é talvez a emergência menos conhecida do mundo atualmente. Muitos cientistas estão alertando para um estado de “pico de fósforo”, comparável à expressão “pico de petróleo”.
A adoção da reciclagem e uma economia circular são, portanto, essenciais para garantir que esse elemento vital não seja perdido. É aqui que entra um projeto de pesquisa chamado Recuperar. Com o SINTEF como parceiro de pesquisa, colaborando com a NTNU e a Universidade Norueguesa de Ciências da Vida (NMBU), esse elemento vital pode ser recuperado.
“O papel do SINTEF no projeto Recuperar é principalmente desenvolver processos de tratamento de águas residuais que garantam a recuperação do fósforo usando o mínimo de energia possível”, diz Herman Helness, pesquisador sênior do SINTEF. “Estamos trabalhando em uma abordagem baseada em osmose direta que possa ser adequada para as estações de limpeza de esgoto costeiro”, diz ele.
Um recurso finito – tanto física quanto politicamente
Mas antes de Helness explicar em detalhes como a osmose direta funciona, um pouco sobre a importância da recuperação do fósforo – um elemento curioso de várias maneiras.
Por exemplo, brilha no escuro e é auto-inflamável.
“O fósforo é um recurso finito, não apenas fisicamente, mas também politicamente”, diz Helness. “A maior parte é encontrada no Saara Ocidental ocupado por Marrocos e na China. Portanto, em termos políticos, é desejável identificar fontes alternativas”, diz ele.
O fósforo é comum na água de esgoto, e o objetivo do projeto é recuperá-lo para uso como fertilizante. Atualmente, um resíduo de lodo que permanece após a limpeza das águas residuais é usado para espalhar nos campos para melhorar a qualidade do solo.
No entanto, experimentos demonstram que essa não é uma maneira particularmente eficaz de os solos explorarem o fósforo e o nitrogênio contidos no lodo.
Além disso, os regulamentos estatutários noruegueses que governam a fabricação de fertilizantes impõem requisitos rígidos ao tratamento e uso de lodo. Na maioria dos casos, esses requisitos de qualidade abordam questões associadas ao odor, concentrações de metais pesados e remoção de bactérias.
“Regulamentos futuros provavelmente colocarão restrições à capacidade dos agricultores de usar lodo como fertilizante agrícola, devido a requisitos relacionados ao teor máximo de fósforo no lodo”, diz Helness. Este é um incentivo adicional suficiente para encontrar métodos que permitam a recuperação de fósforo do lodo e explorá-lo de forma mais eficaz do que no passado”, diz ele.
Adequado para instalações de limpeza de esgotos costeiros
O SINTEF chegou à ideia de que a osmose direta pode oferecer oportunidades para uma exploração mais otimizada do fósforo. Isso acontece enviando a água através de uma membrana semi-permeável. Durante esse processo, as moléculas de água passam de uma solução com maior concentração de água para outra com menor concentração de água.
Em particular, o método é adequado para instalações de limpeza de esgoto costeiras, onde altas concentrações de sal na água do mar permitem que a água nas águas residuais passe facilmente através da membrana. Todas as partículas e elementos orgânicos, como nitrogênio e fósforo, são mantidos no lado das águas residuais.
“O princípio da osmose significa que não há necessidade de inserir energia adicional para alcançar o efeito desejado”, explica Helness. “A água que passa para o mar está muito bem limpa e ficamos com um fluxo concentrado de lodo no lado das águas residuais, do qual podemos recuperar o fósforo”, diz ele.
Experimentos de laboratório envolvendo águas residuais ou esgoto são comumente realizados com esgoto “artificial”. Mas o SINTEF acredita que isso não é bom o suficiente. Experimentos no laboratório de Gløshaugen, em Trondheim, usam esgoto real desviado de prédios vizinhos.
Atenuar a escassez de água
Temos suprimentos adequados de água doce na Noruega, mas a escassez de água está se tornando um problema crescente em muitas partes do mundo. Muitos países produzem água fresca a partir de água salgada usando a tecnologia de membrana de osmose reversa. O problema é que este é um processo que consome muita energia.
“Quando a água limpa do esgoto se mistura com a água salgada ao longo da costa, a água salgada fica diluída”, diz Helness. “E como há menos sal nessa água do que na água normal do mar, o processo de produção de água doce consome menos energia”, explica ele.
Os pesquisadores estão atualmente trabalhando para calcular os custos envolvidos na aplicação desse método. O princípio da osmose significa que o fluxo de águas residuais, ou lodo, é mais concentrado. Menos volume significa que as estações de limpeza de esgoto podem ser menores. Menos energia é usada para recuperar o fósforo do lodo .
O método desenvolvido pelo SINTEF é novo e não está sendo aplicado no momento.
Por seu lado, a NTNU está conduzindo experimentos sobre a recuperação biológica de fósforo. Esse método, atualmente sendo aplicado em uma planta em larga escala em Hamar, envolve o cultivo de um grupo de bactérias micro-orgânicas acumuladoras de fósforo. NTNU visa otimizar essa abordagem.
“Esta é uma grande contribuição para alcançar uma economia circular”, diz Helness. “Nossa visão de curto prazo é adaptar as cadeias de valor norueguesas e globais à idéia de reciclagem de recursos e alcançar um mercado viável”, diz ele.
