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Metal-Organic Frameworks as multifunctional materials toward P-sustainability

Projektbeschreibung

Metallorganische Käfigstrukturen für nachhaltige phosphorhaltige Düngemittel

Um die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren, müssen landwirtschaftliche Betriebe effiziente Düngemittel einsetzen, die normalerweise Phosphor enthalten, um die Ernteerträge zu erhöhen. Ein Großteil des in Düngemittel verwendeten Phosphors stammt aus Phosphorit, einem endlichen Rohstoff. Metallorganische Käfigstrukturen auf Basis von Zirconium werden als geeignete Materialien gesehen, um Phosphat zur Herstellung von phosphorhaltigen Düngemitteln sowohl aus Abwasser als auch aus eutrophiertem Wasser zurückzugewinnen, da sie große Oberflächen, sowie eine ausgeprägte Wasserbeständigkeit und Affinität zu Phosphor aufweisen. Das EU-finanzierte Projekt PSust-MOF zielt darauf ab, die Nutzung von phosphorhaltigen Düngemitteln nach dem Kreislaufprinzip zu fördern. Darüber hinaus wird das Projekt Wasser als Reaktionsmedium für die Synthese von metallorganischen Käfigstrukturen auf Basis von Zirconium gemäß den Anforderungen der Industrieproduktion verwenden.

Ziel

The efficient use of chemical fertilizers is essential to face the Sustainable Development Goal-2: Zero Hunger. Specifically, phosphorous-fertilizers are mainly produced by mining the non-renewable phosphate rock (PR), with both inefficient production and application processes causing dramatic environmental damages.
A new European fertilizer regulation encourages the development of new strategies driving to a P-circular economy. Phosphate could be recovered from both waste/eutrophicated water to produce P-fertilizers. However, the prevailing recovery rates cannot satisfy the whole P-demand. Thus, novel methods for a more sustainable production of P-fertilizers are also urgently needed.
Zirconium-based Metal-Organic Frameworks (Zr-MOFs) are porous crystalline materials easy to functionalize showing large surface areas, water stability and a strong affinity to phosphate. Hence, they could act as promising P-recovery adsorbents. Besides, they have recently proved to promote the dissolution of highly stable minerals. Thus, they could enhance the dissolution of PR under milder condition, mitigating the environmental risks of PR-mining. Unfortunately, Zr-MOFs are usually prepared using toxic organic solvents, limiting their industrial progress.
The project entitled “Metal-Organic Frameworks as multifunctional materials toward P-sustainability” (PSust-MOF) addresses the greener production Zr-MOFs with controlled particle features by using water as solvent. The main features determining both P-recovery process and promotion of apatite dissolution (main component of PR), will be identified. This knowledge will enable the design of advanced Zr-MOF materials which will be tested, for P-recovery or PR-dissolution, under real conditions. It is expected that the results of the project will not only have a strong impact on P-sustainability. Given the wide-range of applications of MOFs, the greener design of Zr-MOFs will also favour their industrial progress in multiple fields.

Koordinator

UNIVERSIDAD DE GRANADA
Netto-EU-Beitrag
€ 160 932,48
Adresse
CUESTA DEL HOSPICIO SN
18071 Granada
Spanien

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Region
Sur Andalucía Granada
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 160 932,48