Metoda dekontaminacije aktivnih blat in njihovih produktov za njihovo trajnostno uporabo kot fosfatna gnojila

Fosfor je ne-obnovljiv naravni vir in esencialno makro hranilo gnojilih, ki se uporabljajo v kmetijstvu. Danes fosfor pridobivamo skoraj izključno iz fosfatnega kamna. Države EU ga uvažajo pretežno iz Maroka, kjer so rudniki večinoma locirani v anektirani Zahodni Sahari. Nestabilne politične razmere v tem delu sveta in čedalje večja poraba fosfatov v Indiji, Afriki in Aziji lahko vodijo do relativnega pomanjkanja fosforja. Leta 2014 je EU uvrstila fosfatni kamen med kritične strateške surovine. EU je sprejela politiko usmeritve v krožno gospodarstvo, kar pomeni izkoriščanje vseh danih sekundarnih virov. Fosfor se da potencialno reciklirati in ponovno uporabiti z direktno aplikacijo blata na kmetijska tla ali pa kot P-mineral struvit ekstrahiran in rekristaliziran iz pepelov po sežigu blat. Razširjena onesnaženost blat s strupenimi kovinami in nadaljnje koncentriranje kovin v pepelih iz blat sta glavna, do danes nerešena problema pri okolijsko trajnostnem recikliranju fosforja. Dekontaminacija blat in produktov iz blat (digestata, pirolizata, pepela, struvita), pred njihovo uporabo kot fosfatnega gnojila v kmetijstvu, z ekstrakcijo strupenih kovin z uporabo močnega kelatnega liganda etilendiamin tetraacetata (EDTA), je vzbudila precej zanimanja zaradi visoke stopnje odstranitve kovin. Vendar pa je EDTA biološko nerazgradljiv in v okolju obstojen. Visoka cene EDTA, generiranje velikih količin odpadne vode in možnost izpiranja kelatov EDTA s strupenimi kovinami iz blat in njihovih produktov po aplikaciji na kmetijska tla, so zaustavila razvoj primerne metode dekontaminacije. V projektu vpeljujemo novo na EDTA slonečo metodo dekontaminacije blat in njihovih produktov. Metodo bomo razvili upoštevajoč trajnostne koncepte za zmanjševanje neželenih okolijskih in ekonomskih odtisov: EDTA bo reciklirana, ne bo odpadnih voda, preprečene bodo strupene emisije v okolje. Na ta način biološka nerazgradljivost EDTA ne bo več imela negativnih posledic. Postopek hidrodinamske kavitacije bo del metode dekontaminacije. Optimizirali ga bomo za učinkovito de-agragacijo blata in pospešeno odstranjevanje onesnažil iz blat in njihovih produktov. Poleg kovin so linearni alkil benzen sulfonati (LAS) najbolj razširjena in nevarna (organska) onesnaževala v blatih. Raziskali bomo uspešnost nove metode dekontaminacije za odstranjevanje LAS in v LAS topnih lipofilnih ksenobiotikov simultano s strupenimi kovinami. Piren, tipični 4-obročni poliaromatski ogljikovodik (PAH) bo uporabljen kot modelna lipofilna spojina. Poleg tega bomo raziskali aplikacijo strukturnega materiala (polnila) in CaO2 kot kisik sproščujoče spojine v poltrdo fazo pred odvodnjavanjem blata kot načina za pospešeno kompostiranje. Agronomske lastnosti dekontaminiranih in kompostiranih blat in struvita pridobljenega iz blat kot fosfatnih gnojil bomo raziskali na eksperimentalnih gredicah s koruzo (Zea mays). Merili bomo rast in vigor koruze ter vnos fosforja glede na vnos iz komercialnih gnojil. Gredice bodo izvedene kot lizimetri: izcedne vode bomo zbirali in analizirali na strupene emisije. Funkcioniranje tal gnojenih z dekontaminiranim blatom in struvitom bomo določili s spremljanjem mikrobne in encimske aktivnosti. Potencialno strupenost blata in struvita za rastline bomo določili z merjenjem stresnih proteinov. Metodo Analize življenjskega cikla (LCA) bomo uporabili za analizo ekonomskih, socialnih ter okolijskih vidikov nove metode dekontaminacije.