Selective recovery of phosphorus from sewage sludge ashes after wet acid leaching

Phosphorus (P) is an essential, key nutrient in fertilizers used in modern agriculture. Phosphatic rocks, concentrated in a few places and decreasing every year, are the main sources of phosphorus. Phosphorus can be recovered from sewage sludge ash (SSA). However, their direct use in agriculture is generally limited or prevented due to severe regulatory limits, both on the content of heavy metals (HMs) and the bioavailability of the insoluble salts they contain. Therefore, it is important to develop phosphorus recovery techniques and systems. Various methods have been implemented to recover phosphorus from phosphorus-rich SSA. Among others, wet acid extraction followed by precipitation of P by increasing pH has proven effective due to its low cost and high P recovery potential. However, high chemical consumption and co -precipitation of gypsum and HMs limit the usefulness of material recovered from acid leaching of sludge monoincineration ash in fertilizer application. In this research, several reagents were examined to minimize gypsum co-precipitation and optimize selective P recovery while limiting HM precipitation. Some of the reagents used allowed to recover a product compliant with the limits of the EU Fertilizer Regulation 2019/1009, CMC 12, opening new perspectives for the use of the recovered material (RM) in fertilizer production in the EU while maintaining the HM content in the RM at below regulatory limits. However, further research is needed to define the optimal strategy to reduce costs by limiting the dosage of reagents and recovering some of them.

Il fosforo (P) è un elemento essenziale, nutriente fondamentale nei fertilizzanti usati nell'agricoltura moderna. Le rocce fosfatiche, concentrate in pochi punti e in diminuzione ogni anno, sono le principali fonti di fosforo. Il fosforo può essere recuperato dalle ceneri dei fanghi di depurazione (SSA). Tuttavia, il loro uso diretto in agricoltura è generalmente limitato o impedito a causa di severi limiti normativi, sia sul contenuto di metalli pesanti che sulla biodisponibilità dei sali insolubili che contengono. Pertanto, è importante sviluppare tecniche e sistemi di recupero del fosforo. Sono stati implementati vari metodi per recuperare il fosforo dall'SSA ricche di fosforo. Tra gli altri, l'estrazione acida ad umido seguita dalla precipitazione di P mediante aumento del pH si è dimostrata efficace grazie al suo basso costo e all'elevato potenziale di recupero di P. Tuttavia, l'elevato consumo di sostanze chimiche e la co-precipitazione di gesso e metalli pesanti (HM) limitano l'utilità del materiale recuperato dalla lisciviazione acida delle ceneri da monoincenerimento dei fanghi nell'applicazione dei fertilizzanti. In questa ricerca sono stati esaminati diversi reagenti per ridurre al minimo la co-precipitazione del gesso e ottimizzare il recupero selettivo di P, limitando la precipitazione di HM. Alcuni dei reagenti utilizzati hanno consentito di recuperare un prodotto conforme ai limiti del regolamento sui fertilizzanti UE 2019/1009, CMC 12, aprendo nuove prospettive per l'utilizzo del prodotto recuperato per la produzione di fertilizzanti nell'UE, mantenendo il contenuto di HM nel prodotto recuperato al di sotto dei limiti normativi. Tuttavia, ulteriori ricerche sono necessarie per definire la strategia ottimale per ridurre i costi, limitando il dosaggio di reagenti e recuperarne una parte.