Pridobivanje visokovrednega organskega gnojila iz urina kot primer zaporednega recikliranja snovi iz odpadkov
Pridobivanje visokovrednega organskega gnojila iz urina kot primer zaporednega recikliranja snovi iz odpadkov
  29.04.2020  |  07:24
Čas branja: 4 min
Pomemben vidik krožnega gospodarstva, vezanega na gradbeništvo, je zaporedno recikliranje, kjer snovi z visoko dodano vrednostjo (npr. kritične surovine) izločimo iz odpadkov, preden te recikliramo v sekundarne surovine za gradbeništvo. Na ta način so viri najbolj racionalno izrabljeni, poleg tega zagotavljamo vir surovin, ki jih v Evropi primanjkuje. S tem preprečimo, da bi v končnem gradbenu proizvodu končale snovi, ki zanj nimajo dodane vrednosti ali celo negativno vplivajo na uporabne lastnosti (na primer zaradi vnosa potencialno nevarnih snovi, ki v gradbenem proizvodu predstavljajo nevarnost za okolje v primeru njegove razgradnje). V projektu CINDERELA, financiranega iz finančnega programa Obzorje 2020, smo razvili pilotno napravo za recikliranje urina na izvoru, preden se ta odvaja v kanalizacijo in na čistilno napravo. Izločene komponente (fosfor, dušik, kalij in ostala hranila) se lahko uporabljajo kot visokovredno gnojilo v kmetijstvu. Komunalno blato, ki nastane po čiščenju preostale odpadne vode, pa je lahko ob primerni predelavi sekundarna surovina za gradbeništvo.

Uporaba komunalnega blata v gradbeništvu

Urbana središča s primestnimi območji generirajo velike količine različnih odpadkov. Glavni cilj projekta CINDERELA je prispevati k bolj trajnostnemu urbanemu gradbenemu sektorju z vpeljavo krožnih poslovnih modelov, v katerih ustrezno predelani odpadki in stranski proizvodi postanejo sekundarna surovina za gradbeništvo. Eden izmed najbolj voluminoznih odpadkov v urbanih območjih je blato iz komunalnih čistilnih naprav (komunalno blato), ki nastane pri biološkem čiščenju komunalne odpadne vode. V Evropi je na razpolago zakonodaja, ki dovoljuje uporabo komunalnega blata v kmetijstvu, vendar predstavljajo omejitev za tako ravnanje tako velikost čistilne naprave, kot tudi kemijska sestava blata (presežene vsebnosti potencialno nevarnih snovi in, patogenih organizmov). Slovenska zakonodaja vsebuje poseben predpis za uporabo primerno obdelanega komunalnega blata v kmetijstvu, vendar le majhne količine blata dosegajo predpisane zahteve za kakovostne razrede gnojil. Od približno 80.000 ton blata, ki letno nastane v Sloveniji, se je 70.000 ton blata v preteklih letih izvažalo v druge države (največ na Madžarsko), pri čemer je to predstavljalo samo geografsko premestitev problema. Poleg tega je bila s tem vprašljiva tudi sledljivost odpadka iz vidika končne rabe oziroma ravnanja. Lansko leto so nekatere države prenehale s prevzemom komunalnega blata iz tujine, s čimer je problem komunalnega blata v Sloveniji postal nevzdržen za upravljavce komunalnih čistilnih naprav, resorno ministrstvo pa ni uspelo ponuditi alternative izvozu v tujino.

Na drugi strani, v Sloveniji že nekaj časa poznamo odlično prakso predelave komunalnega blata v gradbene proizvode. Z mešanjem blata z ustreznim alkalnim hidravličnim vezivom (npr. kalcijskim pepelom) se s predelavo pridobi kompozit (slika 1), ki se vgrajuje s kompaktiranjem pri optimalni vlažnosti. Kalcijski pepel z vezivnimi lastnostmi zagotavlja ustrezne mehanske lastnosti kompozita, hkrati pa visoka alkalnosti zagotavlja dezinfekcijo patogenih mikroorganizmov in imobilizacijo potencialno nevarnih snovi v vezani matrici kompozita. Tovrstni geotehnični kompoziti se lahko vgrajujejo v gradbene objekte kot so npr. sanitarne prekrivke na komunalnih odlagališčih, v zasipe in nasipe za urejanje konfiguracije terena znotraj odlagališč in tudi drugod v zemeljskih delih.

V komunalnem blatu končajo tudi kritične surovine

V trenutnih praksah ravnanja z odpadno vodo, v komunalnem blatu, kot končnem ostanku čiščenja, ostajajo številne komponente, ki so nujne za dognojevanje kmetijstkih površin, npr. fosfor, dušik in kalij. Fosfor in fosfatne kamnine, ki so primarni vir za proizvodnjo gnojil, je EU identificirala kot kritični surovini[1], ki ju evropske države deloma (fosfatne kamnine) ali v celoti (fosfor) uvažajo.

Obstaja več načinov ekstrakcije fosforja iz odpadne komunalne vode ali blata, npr. neposredno iz odpadne vode, iz komunalnega blata po čiščenju odpadne vode, ali iz pepela po sežigu blata. V projektu CINDERELA smo, da bi preprečili izgubo dragocenih surovin, ki so v komunalni odpadni vodi, razvili pilot premične in modularne naprave za ekstrakcijo fosforja in ostalih hranil iz ločeno zbranega urina.

Pilotna proizvodnja tekočega gnojila v projektu CINDERELA

Urin predstavlja v povprečju približno 1,5 vol.% gospodinjske odpadne vode in vsebuje številna bistvena hranila za rastline. Neposredna uporaba urina kot gnojila je zaradi vonja, potencialne vsebnosti patogenih mikroorganizmov in drugih nevarnih snovi (npr. ostankov farmacevtskih učinkovin) manj primerna, tako da je potrebno urin bodisi predelati v trdno gnojilo s selektivnim obarjanjem magnezijevo amonijevega fosfata - struvita ali pa v tekoče gnojilo z nitrifikacijo in destilacijo. V projektu CINDERELA smo izbrali postopek recikliranja urina v tekoče gnojilo v modularni in premični napravi, ki je trenutno postavljena v bližini amsterdamskega inštituta za napredne metropolitanske rešitve (angl. Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions) – AMS, v prihodnjem letu pa jo nameravamo postaviti in njeno delovanje preskusiti v Mariboru.

Pilotna naprava je sestavljena iz dveh modulov; uporabniku dostopen del z dvema straniščema in ekstrakcijski laboratorij (slika 2). V straniščih je nameščena straniščna školjka "Save!", ki je oblikovana posebej za namen ločenega zbiranja urina. Školjko je razvil švicarski zvezni inštitut za okoljske znanosti in tehnologijo (angl. Swiss Federal Institute of Acquatic Science an Technology - EAWAG)[2] in avstrijsko oblikovalsko podjetje EOOS[3], proizvaja pa jo švicarski proizvajalec kopalniške opreme LAUFEN[4].

Sistem celovitega pridobivanje hranil iz urina (ang. Complete Nutrient Recovery – CNR) (Slika 3) v obliki tekočega gnojila je bil razvit v projektu VUNA[5]  (2010-2015), financiranega s strani fundacije Billa in Melinde Gates. Postopek CNR sestoji iz stabilizacije urina v nitrifikacijskem biološkem reaktorju, kjer nitrifikacijske bakterije deloma stabilizirajo dušik v urinu in kjer se odstrani velik del farmacevtskih učinkovin in drugih potencialno nevarnih snovi ter organskih spojin, ki povzročajo neprijeten vonj urina. Sledi dodatno čiščenje urina s filtracijo skozi aktivno oglje, zadnja stopnja pa je koncentriranje gnojila s sistemom vakuumske destilacije, pri čemer kot stranski produkt, nastane destilirana voda. Dnevna kapaciteta recikliranja urina v CINDERELA pilotni napravi je 30 litrov. Iz 30 litrov urina dobimo 27 litrov destilirane vode in 3 litre visokovrednega gnojila z 249 g dušika, 24 g fosforja in 57 g kalija. Nastalo tekoče gnojilo je uporabno za urbane vrtove in hidroponično gojenje, s čimer se spodbuja lokalna proizvodnja hrane. Glavna prednost recikliranja urina in pridobivanja tekočega gnojila z nitrifikacijo in destilacijo v primerjavi z drugimi postopki (npr. precipitacijo struvita iz urina) je, da poleg fosforja izločimo iz urina tudi dušik, kalij in ostala hranila (npr. bor, železo, nikelj).

Zaključek

S pilotnim sistemom zbiranja urina in izločevanjem hranil »na izvoru«, je mogoče varno in učinkovito proizvajati visokovredna organska gnojila. Na ta način ne samo preprečimo izgube dragocenih hranil za proizvodnjo hrane in gojenje rastlin, ampak tudi izgubo primarnih neobnovljivih virov kot so npr. fosfatne kamnine, preprečujemo onesnaženje vode zaradi evtrofikacije ter zmanjšujemo količine nastalega odpadnega komunalnega blata. V projektu CINDERELA smo demonstrirali sistem zaporednega recikliranja, kjer v predelavi odpadkov, izločimo najprej snovi z višjo vrednostjo, končne, voluminozne ostanke pa uporabimo v gradbeništvu. S skrbnim sistemskim načrtovanjem, poznavanjem urbanih masnih tokov in zaporednim recikliranjem odpadkov vzdolž celotne verige predelave odpadkov, lahko tako povečamo izkoristek snovi ter oblikujemo nove možnosti pridobivanja (lokalno razpoložljivih) surovin, ki so ekonomsko upravičene in okoljsko sprejemljive.

 

 

Več informacij o projektu: www.cinderela.eu

 

TEKST //  Alenka Mauko Pranjić, Kim Mezga, Sebastjan Meža,  Ana Mladenovič, Primož Oprčkal, Zavod za gradbeništvo Slovenije, Laboratorij za kamen, agregat in reciklirane materiale, Ljubljana, Maribor

Arjan van Timmeren, Monica Conthe Calvo Tehniška Univerza v Delftu, Fakulteta za arhitekturo in grajeno okolje, Nizozemska

Reference:

1 https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/critical_en

2 https://www.eawag.ch/en/

3 http://www.eoos.com/cms/

4 https://www.laufen.com/

5 https://www.eawag.ch/en/department/eng/projects/vuna/

Napišite svoj komentar

Da boste lahko napisali komentar, se morate prijaviti.
Preberite več
Mineral SI
Novice
Novice Nova dobava Podjetje Grafist s štirmi novimi MAN-i

Gradbeno podjetje Grafist d.o.o. iz Kopra je danes prevzelo štiri nove tovornjake MAN iz serije TGS in TGM.

Mineral SI
Novice
Novice Slovenija Maja slovenska gospodarska klima boljša

Potem ko je bila gospodarska klima aprila na rekordno nizki ravni, se je maja nekoliko izboljšala, ugotavljajo državni statistiki.

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Pnevmatike Nove pnevmatike Goodyear Omnitrac T za prikolice

Goodyear je predstavil novo pnevmatiko Omnitrac T, ki je namenjena priklopnikom za kombinirani prevoz, torej za vozila, ki vozijo ne samo...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Hrvaška / Projekti Gradnja mostu na polotok Pelješac z nekaj mesečno zamudo

Zaradi pandemije Covid-19 bo most na hrvaški polotok Pelješac zgrajen z manjšo zamudo. Dela tako ne bodo končana do konca julija 2021...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Intervju Ljubljanski avtocestni obroč je nujno potreben širitve

»Ljubljanski avtocestni obroč je treba najprej začasno razširiti na tretji pas brez odstavnih pasov, hkrati pa začeti pripravljati...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Nemčija / Projekti Prenova primestne železnice v Münchnu je v polnem teku

Deutsche Bahn širi primestno železniško omrežje v Münchnu. V Marienhofu v Altstadtu se gradi eden osrednjih vhodov v drugo osrednjo...

Mineral SI
Novice
Novice Slovenija Tretja razvojna os bo končana v roku

Minister za okolje in prostor Andrej Vizjak je na tiskovni konferenci, ki je potekala 21.05. izpostavil, da »zaplet, kot je bil na tretji...

Mineral SI
Gradbeništvo
Gradbeništvo Slovenija / Projekti Pospešitev začetka gradnje odlagališča za jedrske odpadke

Minister za infrastrukturo Jernej Vrtovec je bil v družbi državnega sekretarja Blaža Košoroka 22.05. na delovnem obisku v družbah GEN...