Resirkulering og sirkulær økonomi er nødvendig for at det livsviktige grunnstoffet fosfor ikke skal gå tapt. Å gjenvinne stoffet er målet i forskningsprosjektet Recover .

Forskere fra Sintef samarbeider med kolleger i NTNU og NMBU Norges miljø- og biovitenskapelige universitet om oppgaven.

– Sintefs rolle i Recover er først og fremst å utvikle prosesser for behandling av avløpsvann som sikrer at fosforet gjenvinnes med minst mulig bruk av energi. Vi arbeider med en metode som kan egne seg for renseanlegg langs kysten, basert på rettvendt osmose, sier seniorforsker i Sintef, Herman Helness.

Fosforutnyttelsen hos planter, dyr og mennesker er relativt dårlig. Mye går til spille gjennom avføring, avløp og slam. Dette er et problem fordi den fosforrike bergarten som fosfor utvinnes fra, er en svært begrenset og ikke-fornybar ressurs.

Nå ser forskerne for seg at renseanlegg for avløpsvann i fremtiden kan være et slags fabrikkanlegg som henter ut ressurser fra vannet. Ressursene kan være rent vann, energi og næringssalter som fosfor og nitrogen.

• Les artikkelen Fosfor-krise i anmarsj fra 2012

Begrenset ressurs – både politisk og fysisk

Før Helness forklarer hvordan rettvendt osmose fungerer og hvorfor det er viktig å gjenvinne fosfor, så får vi vite at dette grunnstoffet har sine kuriositeter: Det kan både lyse i mørket og antenne seg selv.

– Fosfor er en begrenset ressurs, ikke bare fysisk, men også politisk. Mesteparten befinner seg i Vest-Sahara, som er okkupert av Marokko, og i Kina. Politisk sett er det altså ønske om å ha alternative kilder til fosfor, sier han.

Det finnes mye fosfor i avløpsvann, og målet er å kunne ta det ut for å nyttiggjøre det til gjødsel.

I dag blir slam, av avfallsstoffene som er igjen etter at avfallsvannet er renset, spredt utover jorder som jordforbedringsmiddel. Men forsøk viser at dette ikke er en særlig effektiv måte for jorda å nyttiggjøre seg fosfor og nitrogen på.

Gjødselvareforskriften setter dessuten strenge krav til behandling og bruk av slam. Kvalitetskravene går i hovedsak på lukt, innhold av tungmetaller og til å fjerne bakterier.

– En ny forskrift vil trolig begrense bøndenes muligheter til å bruke slam som jordbruksgjødsel på grunn av krav til maksimalt fosforinnhold. Det er nok en tilleggsmotivasjon til å finne metoder for å kunne gjenvinne fosfor fra slammet og nyttiggjøre seg det på en bedre måte enn før, sier han.

Egner seg for renseanlegg langs kysten

Helness forteller at forskerne i prosjektet har kommet fram til at rettvendt osmose kan gi bøndene muligheter for bedre nyttiggjørelse av fosfor. Dette skjer gjennom at vannet blir sendt gjennom en halv-gjennomtrengelig membran.

I denne prosessen beveger vannmolekylene seg fra en løsning med høyere vannkonsentrasjon til en løsning med lavere vannkonsentrasjon.

Metoden egner seg spesielt for renseanlegg langs kysten. Den høye konsentrasjonen av salt i sjøvannet gjør at vannet fra avløpsvannet lett vil sive gjennom osmosemembranen.

Alt av organiske stoffer og partikler, som nitrogen og fosfor, holdes tilbake på avløpssiden.

– Prinsippet om osmose gjør at en ikke trenger å tilsette energi for å gjøre dette. En oppnår at vannet som siver ut i saltvannet renses veldig godt, samtidig som en sitter igjen med en konsentrert strøm av slam på den andre siden som egner seg til å ta ut fosforet, forklarer Helness.

Når det skal gjøres laboratorieforsøk med avløpsvann eller kloakk, er det ikke uvanlig å bruke «kunstig» kloakk. Men det mener forskerne ikke holder.

På laboratoriet på Gløshaugen i Trondheim bruker de derfor ekte kloakk fra bygninger i nærområdet.

Kan også bøte på vannmangel

I Norge har vi nok ferskvann, men vannmangel er et økende problem flere steder i verden. Flere land produserer ferskvann av saltvann ved å bruke en omvendt osmosemembran. Problemet er at det er energikrevende.

– Når det rensede avløpsvannet blander seg med saltvannet langs kysten, får vi fortynnet saltvann. Fordi det er mindre salt i det enn i vanlig sjøvann, er det mindre energikrevende å lage ferskvann av, sier Helness.

Forskerne jobber nå med å regne ut kostnadene ved metoden. Prinsippet med osmose gjør at avløpsstrømmen, eller slammet, er mer konsentrert.

Mindre volum fører til at renseanleggene ikke trenger å være så store, og det brukes mindre energi for å få fosforet ut av slammet.

Metoden som forskerne i Sintef er i ferd med å utvikle, er ny og finnes ikke i dag i bruk. NTNU-forskerne på sin side jobber med å forbedre en metode med biologisk fosforfjerning som i dag brukes i fullskala på et anlegg i Hamar.

Her dyrker de fram en gruppe bakterier som tar opp fosfor fra kloakken og lagrer den inne i bakterien. Bakteriene tas ut av kloakken med slammet i siste del av renseprosessen og dermed fjernes fosfor fra avløpsvannet.

– Det er stor satsing på sirkulær økonomi. En visjon for nær framtid er å tilpasse verdikjedene i Norge og internasjonalt til gjenbruk av ressurser og oppnå et fungerende marked, sier Helness.

Artikkelen er produsert og finansiert av Sintef

Sintef er én av 77 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse artiklene fra Sintef?

Utvikler biologiske mikrofabrikker

Kjører du forsiktig om du får belønning?

Slik kan inneklima på gamle skoler bli bedre