De précieuses réserves de phosphore pourraient être récupérées à partir des cendres des boues d’épuration, qui restent après que les boues ont été brûlées pour la production d’électricité. La méthode a été développée par les ingénieurs chimistes Yuuki Mochizuki et Naoto Tsubouchi du Centre de recherche avancée sur l’énergie et les matériaux de l’Université d’Hokkaido. Leur travail est publié dans la revue Ressources, conservation et recyclage.
Les composés contenant du phosphore sont largement fabriqués pour des applications telles que les engrais, les médicaments et de nombreux produits de consommation courante. À l’heure actuelle, les réserves de phosphore proviennent principalement des minerais de phosphore. Toutefois, ces dernières années, l’épuisement et la hausse du prix des minerais de phosphore à haute teneur sont devenus un problème, mettant la pression sur les industries qui dépendent de ces approvisionnements.
« Exploiter de nouvelles ressources en phosphore pour remplacer les réserves qui s’épuisent rapidement et établir des méthodes pour récupérer le phosphore des flux de déchets devient de plus en plus important », explique Tsubouchi.
Les boues d’épuration, disponibles en quantités abondantes, sont actuellement brûlées en grande quantité pour la production d’électricité et également pour réduire leur volume. Les cendres restantes sont relativement riches en phosphore, ce qui conduit à des efforts croissants pour trouver des moyens efficaces de récupérer le phosphore.
Les méthodes existantes rencontrent cependant plusieurs problèmes importants, notamment une contamination chimique nécessitant une purification supplémentaire et un traitement chimique coûteux et compliqué.
Les chercheurs d’Hokkaido ont déjà étudié des méthodes de récupération du phosphore et d’autres éléments, notamment le calcium, le magnésium et le fer, par traitement thermique des boues d’épuration.
Ces recherches antérieures suggèrent que le processus de volatilisation, dans lequel différents éléments sont sélectivement convertis en formes gazeuses, permettant de les séparer du reste des cendres traitées, pourrait être une approche prometteuse pour récupérer le phosphore sous forme de composés thermostables. .
Ils ont donc exploré le comportement de volatilisation des différents éléments présents dans les cendres de boues d’épuration dans différentes conditions chimiques, notamment avec et sans ajout de carbone lors d’un processus de traitement des boues impliquant du chlore. Cela leur a permis de développer une méthode efficace pour séparer les composés utiles contenant du phosphore en utilisant une combinaison d’étapes de chloration avec et sans la présence de carbone.
Mochizuki déclare : « La méthode que nous avons développée peut être mise en œuvre avec des besoins énergétiques moindres, des émissions de CO2 moindres et un coût inférieur à celui des technologies conventionnelles de récupération du phosphore à partir des minerais de phosphate. Dans notre méthode, le phosphore est récupéré sous les formes précieuses de chlorure de phosphore, qui peuvent également être converti en acide phosphorique par dissolution dans l’eau.
« Au Japon, la quantité totale de phosphore contenue dans les ressources en phosphore secondaire telles que les scories d’acier, le fumier de bétail et les boues d’épuration équivaut à environ la moitié de la quantité totale de phosphore introduite dans le pays. Notre prochaine étape consistera à étudier si notre technique pourrait être utilisé pour réduire le besoin d’importations de phosphore », conclut Tsubouchi.
Plus d’information:
Yuuki Mochizuki et al, Récupération du phosphate des cendres d’incinération des boues d’épuration par chloration et carbo-chloration, Ressources, conservation et recyclage (2024). DOI : 10.1016/j.resconrec.2024.107645