Un equipo investigador analiza las posibilidades para recuperar fósforo del agua residual. El fósforo es uno de los fertilizantes más importantes para la agricultura. Sin embargo, se estima que, en torno al 90% del fósforo se recoge en lodos y es descompuesto en un material conocido como digestato. Por ello, ante la relevancia del fósforo, investigadores de la Universidad de Washington buscan una solución más sostenible que permita reutilizarlo. El estudio, busca una alternativa eficiente para la recuperación de fósforo y fertilizantes.

Reutilización de recursos

Los compuestos tóxicos complican la recuperación del fósforo como fertilizante. En el caso de los desechos sólidos, como en este caso es el digestato, los compuestos tóxicos dificultan la tarea de recuperación. Es decir, como indica Jason Zhen, miembro del equipo, la recuperación de fósforo disponibles en la actualidad están orientadas hacia el líquido fundamentalmente. Sin embargo, apunta el investigador, el lodo contiene una mayor cantidad de fósforo que el líquido, por lo tanto, representa una gran oportunidad si se recupera.

En el estudio se han valorado las capacidades de equipos electroquímicos. Este tipo de equipos, llevan a cabo una operación consistente en la dividir las moléculas de agua y recuperar fósforo sólido del digestato. El resultado observado mostró una gran eficacia y demostró la viabilidad de una solución para recuperar el fósforo sin utilizar sustancias químicas.

El diseño permitió recuperar el fósforo sin necesidad de usar productos químicos

El estudio puede representar un gran ahorro de recursos. Como indica Zhen, el fósforo es un recurso limitado. Principalmente se extrae de reservas no renovables de roca fosfórica. Los investigadores estudiaron de qué forma podría eliminarse el fósforo utilizando dispositivos electroquímicos. Este proceso de “lixiviación”, se produce cuando una corriente eléctrica comienza a fluir mediante el lado del ánodo de un electrodo, causando la acidificación de la suspensión circundante. 

Desarrollo de la fase de pruebas

Los investigadores han abordado la recuperación del fósforo frente a su eliminación. Ante la tesitura de valorar el tiempo y recursos económicos que se invierten para eliminar fósforo, el equipo investigador planteó su recuperación. Para lograrlo, teorizaron la posibilidad de aunar en un mismo dispositivo electroquímico la eliminación y la recuperación.

El diseño planteado disponía de dos cámaras con diferentes pH. En la cámara del ánodo, el lodo ingresaría para que, como resultado del proceso, la corriente logre separar el fosfato en un fluido. La solución con fósforo, es introducida en la cámara catódica, que es menos ácida. En esta segunda cámara, fosfato, calcio y hierro se combinan en sólidos.

En la segunda cámara del sistema fosfato, hierro y calcio se combinan en sólidos

En la fase de pruebas, se utilizó digestato real. Para obtener la muestra, se empleó el digestato de la planta de tratamiento de aguas residuales del río Missouri, en San Luis. Los investigadores concluyeron las condiciones en las que el diseño configurado lograba lixiviar el fósforo con una eficiencia que superó el 93%. Además, la precipitación en forma sólida alcanzaba el 99%. A lo largo de 42 ciclos, se mantuvo una eficiencia promedio de recuperación de fósforo del 80%. 

Futuro de la investigación en escenarios reales

Las dos cámaras se encuentran separadas por una membrana que las aísla. La misma energía que propulsa la eliminación en el ánodo, propulsa la recuperación en el cátodo. Como señala Zhen, es un electrón que se desplaza de un lado hacia el otro, por lo tanto, un mismo volumen de energía realiza las dos funciones.

Tratar con un sólido, facilita el transporte. Con estas palabras, Zhen apunta a que, comúnmente, los lodos de las aguas residuales portan entre un 93 y un 99% de agua. Esto supone que se tenga que asumir un peso excesivo. El material recuperado, ofrece un contenido de fósforo similar a la roca de fosfato. Podrían utilizarse, tanto para fertilizar de forma directa, como para la producción de fertilizantes

El material recuperado, ofrece un contenido de fósforo similar a la roca de fosfato

Llevar el estudio a escala real, supondrá un reto. Hasta la fecha, se han practicado únicamente pruebas en laboratorio. Sin embargo, como manifiesta Zhen, aplicar el diseño a una escala real, supondrá un considerable esfuerzo en ingeniería. Además, una cuestión que preocupa al investigador, es el elevado consumo de energía que se estima representará.  

Conclusión

El reto de la sostenibilidad, plantea el desafío de un mejor aprovechamiento de los recursos. Como hemos podido ver, la investigación es la clave para hallar nuevas fórmulas de sostenibilidad. La recuperación de fósforo es un aspecto esencial para los cultivos y la agricultura en general y, gracias a trabajos como el que en este artículo os presentamos, cada día se avanza en la reutilización de fertilizantes.

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