Итальянские исследователи доказали, что интеграция медленного пиролиза и кислотного выщелачивания позволяет одновременно извлекать до 97 % фосфора и производить из осадка сточных вод высококачественный биоуголь, сопоставимый по свойствам с коммерческими адсорбентами.
Проблема: осадок сточных вод как упущенная выгода
Ежегодно в Европе образуются миллионы тонн осадка сточных вод (ОСВ). Традиционно его сжигают или отправляют на полигоны.
Группа ученых из Италии (Marta Di Bianca, Caterina Borchia, Giulia Lotti, Andrea Maria Rizzo и Andrea Salimbeni) предложила следующее решение.
Сначала высушенный осадок подвергается медленному пиролизу без доступа кислорода при температуре от 400 до 650 °C. Полученный пироугль затем обрабатывают раствором азотной кислоты (HNO3). Этот этап химического выщелачивания «вскрывает» структуру материала, удаляя минеральные примеси и высвобождая фосфор в жидкую фазу.
Выбор азотной кислоты не случаен и тщательно продуман с точки зрения агрономии: в отличие от соляной или серной, она не оставляет в конечном продукте хлора и серы, которые могут деградировать почвы. Важно отметить, что авторы не ограничились лабораторными пробирками, а успешно протестировали связку технологий на полноценных пилотных установках, доказав ее пригодность для масштабирования на реальных очистных сооружениях.
Впечатляющие цифры: от 12 до 350 м²/г площади поверхности
Исследование, опубликованное в авторитетном журнале Cleaner Engineering and Technology (февраль 2026 года), показало феноменальные результаты трансформации материала:
- Рост площади поверхности: У обычного пироугля она составляла всего 12 м²/г. После кислотной промывки показатель вырос до 145 м²/г. После дополнительной физической активации углекислым газом (CO2) при 800 °C достиг 350 м²/г.
- Извлечение фосфора: Метод выщелачивания позволил экстрагировать 97 % фосфора из твердого остатка в жидкий экстракт.
- Качество удобрения: Из полученной жидкости путем осаждения гидроксидом кальция был получен фосфатный осадок с содержанием P₂O₅ около 16 %.
Практическое применение: адсорбент нового поколения
Чтобы проверить абсорбционные свойства полученного материала, ученые провели тесты с метиленовым синим (стандартный органический загрязнитель, используемый для оценки эффективности фильтров). Результаты превзошли ожидания: активированный биоуголь продемонстрировал эффективность, сопоставимую с коммерческими порошковыми активированными углями.
Это означает, что станции водоочистки теоретически могут производить собственные высококлассные реагенты для доочистки сточных вод, не закупая их у сторонних поставщиков.
Экология и экономика замкнутого цикла
Предложенная технология решает сразу несколько глобальных задач. Во-первых, она обеспечивает независимость от импорта фосфатных руд (Европейский союз официально относит фосфор к критически важному сырью). Во-вторых, она снижает углеродный след и объем отходов. В-третьих, полученное фосфорное удобрение безопасно для агрономического использования и соответствует строгим европейским нормам по содержанию контаминантов.
«Интеграция медленного пиролиза и химического выщелачивания это масштабируемый путь к максимальному извлечению сырья из осадка сточных вод, который выводит циркулярную экономику в секторе водоочистки на качественно новый уровень». (По материалам исследования итальянских ученых, Cleaner Engineering and Technology, 2026).
Заключение
Исследование наглядно демонстрирует: будущее утилизации ОСВ лежит не в простом сжигании, а в глубокой термохимической переработке. Для специалистов водно-коммунального хозяйства внедрение подобных гибридных установок может стать шагом к статусу производителя ценных ресурсов: промышленных адсорбентов и минеральных удобрений.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666790825002630
