Obtención de un recurso esencial a partir de un residuo abundante
Las aguas residuales ofrecen numerosas posibilidades de aprovechamiento, algunas ya en uso y otras todavía en fase de desarrollo. En este contexto, extraer y recuperar el fósforo presente en las aguas residuales suscita un gran interés. Numerosas industrias emplean fósforo blanco, que se utiliza en aplicaciones muy diversas, entre ellas la fabricación de medicamentos, su uso como retardante de llama y la producción de baterías para la industria del automóvil. El ácido fosfórico de alta calidad, obtenido a partir de fósforo blanco, también tiene diversas aplicaciones, como, por ejemplo, la fabricación de semiconductores o su uso en la industria alimentaria como regulador de la acidez en las bebidas con gas. De ahí el gran interés por desarrollar métodos innovadores para extraer y recuperar este elemento. «Si aumenta la cantidad de lodos generados en Europa y la Unión Europea mantiene su compromiso con la recuperación de fósforo, FlashPhos(se abrirá en una nueva ventana) podría contribuir a reciclar, de aquí a 2050, 1,5 millones de toneladas anuales de materia seca de lodos de depuradora», explica Christian Schmidberger(se abrirá en una nueva ventana), coordinador del proyecto FlashPhos y miembro del Departamento de Conversión Descentralizada de Energía(se abrirá en una nueva ventana) de la Universidad de Stuttgart(se abrirá en una nueva ventana).
Proceso de extracción de fósforo de las aguas residuales en tres etapas
El proceso FlashPhos consta de tres etapas, en las que se emplean distintas tecnologías. En la primera, un nuevo equipo de secado y molienda seca y tritura los lodos de depuradora húmedos hasta obtener el polvo fino y seco necesario para la etapa siguiente. En la segunda etapa, este polvo se introduce en un reactor de flujo arrastrado, donde las altas temperaturas permiten transformarlo en un combustible gaseoso y una escoria que contiene fósforo. Por último, el fósforo de la escoria se reduce y pasa a la fase gaseosa, de la que posteriormente se separa en forma de fósforo blanco. «Probamos el proceso en tres ensayos experimentales que, afortunadamente, dieron muy buenos resultados», señala Schmidberger. En total, se desarrollaron tres instalaciones experimentales: un equipo de secado y molienda, un reactor de reacción rápida y una unidad de refinado. El equipo de secado y molienda se instaló primero en Straubing y, al cabo de un tiempo, se trasladó a Stuttgart, también en Alemania. El reactor de reacción rápida y la unidad de refinado se encuentran en Leoben (Austria). Schmidberger comenta que el equipo tuvo que soslayar varios retos técnicos. El reactor de reacción rápida funciona a temperaturas muy elevadas, entre 1 500 y 1 600 °C. «Si a las propiedades químicas de las cenizas de los lodos de depuradora se suman las altas temperaturas, los materiales del reactor se ven sometidos a condiciones muy exigentes, en particular el revestimiento refractario», explica Schmidberger. Se realizaron diversas pruebas para comprobar la durabilidad del revestimiento refractario, la capa protectora y resistente al calor que recubre el interior de los equipos industriales que funcionan a altas temperaturas. Además, mediante simulaciones se analizó el control de la temperatura en el reactor.
Recuperación de fósforo y obtención de una alternativa al hormigón
FlashPhos ofrece una solución técnica para dos problemas: permite aprovechar los lodos de depuradora y reducir la dependencia europea de las importaciones de fósforo. Como señala Schmidberger, el uso generalizado de este elemento hace que la situación actual diste mucho de ser la ideal: «Europa apenas dispone de fuentes naturales de fósforo, por lo que depende por completo de las importaciones procedentes de países como Kazajistán y Vietnam». Los lodos de depuradora presentan un elevado contenido en fósforo, lo que los convierte en una valiosa materia prima secundaria. Su aprovechamiento mediante tecnologías de recuperación como FlashPhos podría contribuir a cubrir las necesidades de suministro de este elemento. FlashPhos ofrece también una nueva alternativa para gestionar residuos problemáticos ricos en fósforo. «Lo que distingue a FlashPhos es que combina una alternativa para gestionar estos residuos con la recuperación del fósforo en forma de fósforo blanco, conforme a un modelo de economía circular», concluye Schmidberger. Otra ventaja es que, durante la etapa final del proceso, se obtienen dos subproductos muy demandados: una escoria con propiedades hidráulicas que puede utilizarse como alternativa al cemento y una aleación de hierro que puede aprovecharse en la fabricación de acero.
