Fosfaat winnen uit slibas met het SusPhos-proces
Fosfaat winnen uit slib is essentieel, omdat fosfaat een schaarse grondstof is. De winning gebeurt voornamelijk door het uit het afvalwater te halen en te concentreren in het zuiveringsslib. Vervolgens wordt dit fosfaat teruggewonnen via verschillende innovatieve technieken, zoals door het slib te verbranden en de fosfaat uit de as te winnen. Dit kan via het gepatenteerde proces van SusPhos, dat ontwikkeld is in samenwerking met slibverwerker SNB.
Werking van het proces
In het SusPhos-proces ondergaat het fosfaatrijke slibas een reactie met zwavelzuur, waarbij fosfaten worden omgezet in sulfaten en er fosforzuur ontstaat dat nog is verbonden aan de vaste stof die bestaat uit een mengsel van sulfaatzouten van calcium, zand, ijzer en aluminium.
De reactievergelijking hierbij is:
2 XPO4 + 3 H2SO4 ===> 3 XSO4 + 2 H3PO4
X = Ca2+ , Fe2+ , Fe3+ of Al3+
Hierna wordt met een oplosmiddel het fosforzuur gescheiden van de vaste stof. De oplossing wordt ingedampt om het fosforzuur te isoleren en het oplosmiddel terug te winnen voor hergebruik. De vaste stof wordt gedroogd en dit product zal worden afgezet als cementvervanger met een lage CO2-belasting in beton. Hierdoor kan de CO2-afdruk van geproduceerd beton afnemen.
Het geproduceerde fosforzuur is een tussenproduct. Dit wordt weer in contact gebracht met slibas om ermee te reageren. Hierbij ontstaat een product dat gelijkwaardig is aan single super phosphate (SSP, zie kaderstuk), een veelgebruikt halffabricaat voor de productie van kunstmest.
Single super phosphate (SSP)
Enkelvoudig superfosfaat (SSP) is een traditionele, veelgebruikte fosfaatkunstmeststof, geproduceerd door fosfaatgesteente te laten reageren met zwavelzuur, wat resulteert in een product rijk aan fosfor (P), calcium (Ca) en zwavel (S). Het is een belangrijke bron van voedingsstoffen die de plantengroei ondersteunt, met name voor gewassen die zwavel nodig hebben, zoals oliezaden, en is gunstig voor bodems met een zwaveltekort.
Opschaling
Het proces wordt momenteel opgeschaald door SusPhos en Slibverwerking Noord Brabant (SNB), na een geslaagde pilot plant in Leeuwarden. Daarbij bleek dat 80% van de fosfaat met het proces kan worden gerecycled en dat er vanwege het explosiegevaar in de reactor bij atmosferische omstandigheden veel aandacht moet worden besteed aan de veiligheid.
Nu moet er bij de slibverwerkingsinstallatie van SNB in Moerdijk een grootschalige fosfaatrecyclinginstallatie verrijzen. Hiervoor heeft SusPhos in samenwerking met SNB een joint venture opgericht: S&S Feniks. Het voordeel van de plaats naast de slibverwerker van SNB is dat de slibas via een pijpleiding kan worden aangevoerd en er gebruik kan worden gemaakt van de restwarmte van de bestaande slibverwerkingsinstallatie.
Uit de resultaten bij het testen van veel apparatuur in de pilot-test is een full-scale ontwerp gemaakt en nu wordt er gewerkt aan een gedetailleerd ontwerp. Ook is er gekeken of de goede producten uit de installatie komen.
De nieuwe fabriek moet operationeel zijn in 2027 en zal 40 kiloton slibas per jaar kunnen verwerken. Hiermee kan 80% van de Nederlandse fosfaatbehoefte in de landbouw worden bediend. Bovendien kan een CO2-reductie van 23 kiloton per jaar worden bereikt bij de genoemde productiecapaciteit.
Over SusPhos
SusPhos is een Nederlands chemisch technologiebedrijf dat fosfaat terugwint uit fosfaatrijke afvalstromen, zoals vliegas uit rioolslib. Zo wil men hoogwaardige, circulaire alternatieven maken voor fossiele grondstoffen, zoals meststoffen en vlamvertragers, met een gepatenteerde technologie. Het doel is een duurzame, circulaire economie voor fosfaat te creëren, waardoor de afhankelijkheid van mijnbouw in het buitenland vermindert. Het bedrijf bouwt de eerste circulaire fosfaatfabriek in Moerdijk, in samenwerking met slibverwerker SNB.
Belang van fosfaat
Fosfor is belangrijk in de landbouw, omdat planten het nodig hebben om te groeien. In de EU wordt het als fosfaat geïmporteerd uit de Westelijke Sahara en het Marokkaanse deel van de Sahara, waar het gewonnen wordt uit erts dat verontreinigd kan zijn met uranium en cadmium. Fosfaat wordt ook gebruikt in kathodemateriaal van batterijen. De Europese Unie heeft fosfaat op de CRM-lijst (van critical raw materials) gezet, omdat de voorraden uitgeput dreigen te raken.
Na gebruik spoelt veel fosfaat in het afvalwater en komt dit zo in de waterzuivering terecht. Hier zamelt het zich op in het rioolslib. Na verbranding van het gebruikte slib, kan het slibas wel 30% fosfaat (als PO43-) bevatten.
Het slibas wordt momenteel nog gebruikt als vulmiddel voor asfalt. Als je het fosfaat uit het slibas kunt halen, hoef je minder fosfaat te importeren en sluit je de kringloop van fosfaat. Als al het slibas in de EU met het SusPhos-proces verwerkt zou worden, kan de import van fosfaat worden gehalveerd.
De winning van reststoffen uit slibas wordt ook ingegeven door aankomende wetgeving, zoals de Europese Richtlijn Stedelijk Afvalwater. Die richtlijn stelt strengere eisen aan rioolwaterzuiveringsinstallaties en slibverwerkers. Deze bedrijven moeten meer verontreinigingen verwijderen en zo ook de lozing van onder meer fosfaat beperken.
Conclusie
Het grootste lek in de fosfaatkringloop is de waterzuivering, waar in het rioolslib veel fosfaat zit. Door het SusPhos-proces kan deze fosfaatkringloop worden gesloten. Hierdoor komt er niet zo veel fosfaat meer terecht in het oppervlaktewater, wat beter is voor de biodiversiteit. Bovendien komt er bij de winning van fosfaat uit erts veel afval vrij (3 kg per kg gewonnen fosfaat), terwijl er bij het SusPhos-proces geen afval vrij komt.
Referenties
www.susphos.com
www.sciencelink.net
www.sciencelink.net
www.stowa.nl
