Technical report of the Phos4You partnership on processes to recover phosphorus from wastewater
To address the growing European requirements in regard with phosphorus (P), essential nutrient but finite resource, a main purpose of the Phos4You project was to make the proof of technologies to recover P from wastewater. For this, new or existing demonstrators were used to upscale innovative processes and/or validate emerging technologies in live, operational-scale environments. This was applied to recover P from large wastewater treatment plants (WWTP) or related sewage sludge incineration plant, as well as from small WWTPs. In all cases, the recovery of valuable phosphorus materials and by-products was aimed at. The Life Cycle Assessment (LCA) was carried out for some of the most advanced processes. Three different wet-chemical processes (TetraPhos®, Phos4Life™, PARFORCE) for leaching the P contained in sewage sludge ash (SSA), with the aim of producing a marketable phosphoric acid and reusable by-products from SSA with low P content, were successfully tested. A thermochemical process (EuPhoRe®) producing SSA directly usable in fertilising products was validated. Two processes starting with a biological or a chemical leaching (Struvia™ with bio-acidification step, PULSE) successfully produced phosphate salts. Three processes removing P at small-scale WWTPs were successfully demonstrated (microalgae photobioreactor, Filtraflo™-P using adsorbent prepared out of crab-carapace, Struvia™ applied for WWTP-effluent). The LCA of the processes adopted the “system extension” and the “avoided burden” approaches, both leading to similar conclusions. Environmental advantage in terms of the mineral resource depletion were confirmed for all P-recovery processes studied whereas the beneficial effects on other categories such as climate change and fossil fuel depletion were variable between the different systems. All results of the demonstrations were the base to prepare the deployment of P-recycling in urban and rural regions.
Um den wachsenden europäischen Anforderungen in Bezug auf Phosphor (P) - essentieller Nährstoff, aber endliche Ressource - gerecht zu werden, war das Hauptziel des Phos4You-Projekts, den Nachweis zur technischen Rückgewinnung von P aus Abwasser zu erbringen. Zu diesem Zweck wurden neue oder bestehende Demonstratoren betrieben, um innovative Prozesse hochzuskalieren und/oder sich entwickelnde Technologien im Betriebsmaßstab unter realen Bedingungen zu validieren. Dies wurde sowohl für die Rückgewinnung von P aus großen Kläranlagen (KA) oder zugehörigen Klärschlammverbrennungsanlagen als auch aus kleinen KA angewandt. In allen Fällen wurde die Rückgewinnung von verwertbaren phosphorhaltigen Materialien und Nebenprodukten angestrebt. Die Ökobilanzierung (LCA) wurde für einige der am weitesten fortgeschrittenen Verfahren durchgeführt. Drei verschiedene nasschemische Verfahren (TetraPhos®, Phos4Life™, PARFORCE) zur Auslaugung des in Klärschlammasche (KSA) enthaltenen P wurden erfolgreich getestet mit dem Ziel, eine marktfähige Phosphorsäure und wiederverwertbare Nebenprodukte aus KSA mit geringem P-Gehalt herzustellen. Ein thermochemisches Verfahren (EuPhoRe®) zur Herstellung von KSA, die direkt in Düngemitteln verwendet werden können, wurde validiert. Zwei Prozesse, die mit einer biologischen oder chemischen Auslaugung beginnen (Struvia™ mit Bio-Versäuerung, PULSE), produzierten erfolgreich Phosphatsalze. Drei Prozesse zur Entfernung von P in kleinen Kläranlagen wurden erfolgreich demonstriert (Mikroalgenphotobioreaktor, Filtraflo™-P mit Adsorptionsmittel aus Krabbenpanzern, Struvia™ für Kläranlagenabwässer). Bei der Ökobilanz der Verfahren wurden die Ansätze "Systemerweiterung" und "vermiedene Belastung" angewandt, die beide zu ähnlichen Schlussfolgerungen führten. Für alle untersuchten P-Rückgewinnungsverfahren wurden Umweltvorteile in Bezug auf die Erschöpfung mineralischer Ressourcen bestätigt, während die positiven Auswirkungen auf andere Kategorien wie den Klimawandel und die Erschöpfung fossiler Brennstoffe bei den verschiedenen Systemen unterschiedlich ausfielen. Alle Ergebnisse der Demonstrationen waren die Grundlage für die Vorbereitung des Einsatzes von P-Recycling in städtischen und ländlichen Regionen.
Pour répondre aux enjeux croissants de l'Europe en matière de phosphore (P), nutriment essentiel mais ressource limitée, un des principaux objectifs du projet Phos4You était de faire la preuve des technologies de récupération du P dans les eaux usées. Pour ce faire, des démonstrateurs nouveaux ou pré-existants ont été utilisés pour améliorer des procédés innovants et/ou valider des technologies émergentes dans des environnements réels, à l'échelle opérationnelle. Cette démarche a été appliquée pour la récupération du phosphore depuis de grandes stations d'épuration des eaux usées (STEP) ou des installations d'incinération des boues d'épuration correspondantes, ainsi que depuis de petites STEP. Dans tous les cas, l'objectif était de récupérer des matières phosphatées et des co-produits valorisables. L'analyse du cycle de vie (ACV) a été réalisée pour certains des procédés les plus avancés. Trois différents procédés chimiques acides (TetraPhos®, Phos4Life™, PARFORCE) ont été testés avec succès pour la lixiviation du P contenu dans des cendres de boues d'épuration ayant une faible teneur en P, dans le but de produire un acide phosphorique commercialisable et des co-produits réutilisables. Un procédé thermochimique (EuPhoRe®) produisant des centres de boues directement utilisables dans les produits fertilisants a été validé. Deux procédés commençant par une lixiviation, biologique ou chimique (Struvia™ avec étape de bio-acidification, PULSE), ont produit avec succès des sels phosphatés. Trois procédés d'élimination du P dans des STEP de petite dimension ont été démontrés avec succès (photobioréacteur à microalgues, Filtraflo™-P utilisant un adsorbant préparé à partir de carapace de crabe, Struvia™ appliqué aux effluents de STEP). L'ACV des procédés a adopté les approches "extension du système" et "produits évités", qui ont toutes deux abouti à des conclusions similaires. Les avantages environnementaux en termes d'épuisement des ressources minérales ont été confirmés pour tous les procédés de récupération du P étudiés, tandis que les effets bénéfiques sur d'autres catégories telles que le changement climatique et l'épuisement des combustibles fossiles étaient variables entre les différents systèmes étudiés. Tous les résultats des démonstrations ont servi de base pour préparer le déploiement du recyclage du P dans les régions urbaines et rurales.
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