Фосфор находится в списке «критического сырья» Евросоюза с 2014 года. В этой связи в 2017 году правительство Германии приняло Постановление об осадке сточных вод (остаточный полутвердый материал, который образуется в качестве побочного продукта при очистке промышленных или муниципальных стоков). Документом предусматривается, что к 2032 году более крупные операторы станций должны обеспечить восстановление фосфора из осадка сточных вод.
Осаждение фосфатов является одним из основных процессов на муниципальных очистных сооружениях в Германии, а восстановление фосфора для удобрения можно достичь, если он присутствует в связанной форме в виде вивианита. Исследователи из Института пресноводной экологии и рыболовства во внутренних водоемах им. Лейбница (IGB) изучили, какие факторы способствуют образованию вивианита и, таким образом, увеличивают количество извлекаемого фосфора.
Вивианит — железо-фосфорное соединение, из которого фосфор может быть относительно легко переработан. Но до сих пор не было ясно, какие условия на очистных сооружениях благоприятствуют его образованию. Ученые проанализировали свойства и состав проб шлама (нем. – грязь) с 16 очистных сооружений, а также технологические параметры установок, чтобы определить факторы, влияющие на образование вивианита.
Высокое содержание железа оказалось самым важным фактором, способствующим образованию минерала, а высокое содержание серы, напротив, уменьшало.
Существуют серосодержащие и бессернистые осадки. Опытным путем ученые доказали, что использование серосодержащих осадков может увеличить процент серы в осадке и, таким образом, противодействовать образованию вивианита. Поэтому выбор осадителя оказывает значительное влияние на перспективы добычи фосфора из сточных вод.
Корректировка условий имеет кардинальное значение: на 16 станциях очистки сточных вод доля фосфора, связанного в вивианите, варьировалась от 10% до 50%. Этот диапазон показывает серьезный потенциал для увеличения выхода вивианита.
Авторы исследования особо отмечают, что железосодержащие осадки также могут быть рассмотрены в процессе восстановления озер, которые являются эвтрофными или загрязнены питательными веществами (эвтрофикация — насыщение водоёмов биогенными элементами, может быть результатом как естественных изменений, так и антропогенных воздействий. Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации, — фосфор и азот). Об аналогичных исследованиях бразильских ученых Агентство плодородия ранее уже сообщало.