Producción sin electricidad de fertilizantes (estruvita) e hidrógeno a partir de aguas residuales agrícolas sintéticas

Área de la Ciencia:

• Química del medio ambiente
• Ciencias de los materiales
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Creciente demanda de recuperación sostenible del fósforo de las aguas residuales.
• Desafío de integrar la recuperación de fósforo con el ahorro de energía.
• Necesidad de métodos eficientes y ecológicos para la gestión de los nutrientes en las aguas residuales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un proceso simultáneo y energéticamente neutro para la producción de estruvita y dihidrógeno a partir de soluciones de dihidrógeno fosfato de amonio.
• Investigar el impacto del material del ánodo y la composición de la solución en la formación y las características de la estruvita.
• Evaluar la eficiencia del proceso para eliminar el fósforo de las aguas residuales reales.

Principales métodos:

• Reactor electroquímico sin electrodos que utiliza ánodos de magnesio (Mg) o aleación de Mg y cátodos de acero inoxidable.
• Monitoreo del potencial de circuito abierto, la formación de estruvita y la generación de dihidrógeno.
• Caracterización de la estruvita mediante espectrometría infrarroja con transformación de Fourier, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido; análisis de las aguas residuales mediante cromatografía iónica y cromatografía de gases.

Principales resultados:

• Producción simultánea exitosa de estruvita y dihidrógeno de alta calidad sin energía eléctrica externa.
• La estructura cristalina, la morfología y el grosor de la película de struvita fueron influenciados por la concentración de la solución y la composición del ánodo (Mg puro vs. aleación de AZ31 Mg).
• Se ha conseguido una eliminación del fosfato de las aguas residuales de aves de corral de aproximadamente el 73%, principalmente en forma de estruvita.

Conclusiones:

• El proceso electroquímico sin electro es un enfoque factible, ecológico y sostenible para la producción simultánea de estruvita y dihidrógeno a partir de aguas residuales.
• Este método ofrece una solución prometedora para la recuperación de fósforo y la generación de recursos sin entrada de energía.
• El estudio demuestra un importante potencial de aplicación en el tratamiento de aguas residuales y la recuperación de recursos.