Phốt pho là một nguyên tố thiết yếu không chỉ cho cây trồng mà cho tất cả các sinh vật sống. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, các nông dân đã phải đối mặt với sự thiếu hụt ngày càng nhiều khoáng chất thiết yếu này và giá phân bón từ phosphate vẫn tăng đều. Do đó, đây là thời điểm quan trọng để tìm kiếm các giải pháp thay thế. Đây không phải là nhiệm vụ dễ dàng bởi vì phốt pho không thể được thay thế bằng bất kỳ chất nào khác. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật phân giới và Công nghệ sinh học Fraunhofer (IGB) ở Stuttgart đã đưa ra giải pháp sử dụng các nguồn tài nguyên sẵn có ở địa phương được tìm thấy trong nguồn cung cấp nước thải dồi dào từ các nhà máy xử lý nước thải và trong các chất cặn bã lên men từ các nhà máy khí biogas. Quy trình mới do một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu là Jennifer Bilbao, người quản lý nhóm nghiên cứu quản lý dưỡng chất tại IGB thực hiện. Qui trình mới kết tủa các dưỡng chất dưới dạng cho phép chúng được sử dụng trực tiếp làm phân bón.
Đặc trưng chính của qui trình đã được cấp sáng chế này hiện đang được thử nghiệm tại một nhà máy thí điểm di động, là một qui trình điện hóa kết tủa magnesium ammonium phosphate, còn được gọi là sỏi struvite bằng cách điện phân dung dịch chứa nitơ và phốt pho. Struvite được kết tủa từ nước công nghiệp dưới dạng các tinh thể nhỏ được sử dụng trực tiếp làm phân bón mà không cần xử lý thêm. Điểm mới của phương pháp này là khác với các qui trình thông thường, phương pháp này không đòi hỏi bổ sung muối tổng hợp hoặc bazơ. Theo Bilbao, đây là một qui trình hoàn toàn không sử dụng hóa chất.
Pin điện phân cao 2 m tạo thành trung tâm của việc triển khai thử nghiệm và qua đó, nước thải được đưa vào. Pin điện phân bao gồm cực dương magiê và cực âm kim loại. Qui trình điện phân tách các phân tử nước thành các ion hydroxyl tích điện âm ở cực âm. Tại cực dương, quá trình oxy hóa diễn ra: các ion magiê di chuyển qua nước và phản ứng với các phân tử phosphate và ammonium trong dung dịch để tạo thành struvite.
Bởi vì các ion magiê trong nước công nghiệp được đánh giá có khả năng phản ứng cao, nên phương pháp này cần rất ít năng lượng. Do đó, qui trình điện hóa tiêu thụ ít điện năng hơn so với các phương pháp truyền thống. Cho đến nay, đối với tất cả các loại nước thải được thử nghiệm, điện năng cần có không bao giờ vượt quá giá trị rất thấp là 70 Wh/m3. Hơn nữa, các thử nghiệm thời gian dài do các nhà nghiên cứu tại IGB thực hiện, đã chứng minh, nồng độ phốt pho trong lò phản ứng nhà máy thí điểm đã giảm 99,7% xuống mức dưới 2 mg mỗi lít. Nồng độ này thấp hơn so với nồng độ tối đa cho phép của Pháp lệnh xử lý nước thải của Đức (AbwV) đối với các nhà máy xử lý phục vụ các cộng đồng dân cư có 100.000 người.
Struvite là một sản phẩm hấp dẫn đối với nông dân, bởi vì nó được đánh giá là một loại phân bón chất lượng cao. Các thí nghiệm được thực hiện đã xác nhận hiệu quả của struvite: sản lượng cây trồng và sự hấp thu các dưỡng chất khi cây trồng sinh trưởng nhờ có struvite cao gấp 4 lần so với các phân bón dạng khoáng đang được thương mại.
Các nhà khoa học dự kiến sẽ dành một vài tháng sắp tới để thử nghiệm nhà máy thí điểm di động tại nhiều nhà máy xử lý nước thải trước khi bắt đầu thương mại hóa với các đối tác công nghiệp vào đầu năm tới. Bibao cho rằng qui trình mới phù hợp với nước thải từ ngành công nghiệp thực phẩm và sản xuất khí biogas từ chất thải nông nghiệp. Điều kiện tiên quyết duy nhất là nước công nghiệp phải giàu nên giàu amoni và phốt phát.
Nguồn vea.gov.vn