De-kontaminirano bio-oglje iz blat čistilnih naprav kot učinkovito gnojilo in sredstvo za izboljšanje tal

Blato iz čistilnih naprav je stranski produkt čistilnih naprav. Letna proizvodnja blata v 27 državah članicah Evropske unije je bila leta 2020 ocenjena na 13,5 milijona ton suhe trdne snovi. Blato iz čistilnih naprav je sestavljeno iz organskega C, je bogat vir P, N, ki predstavljata do 4% in 9% suhe snovi in ​​drugih hranil, potrebnih za pridelavo poljščin. Zaloge fosfatnih kamnin, glavnega vira P za gnojila v kmetijstvu, so hitro zmanjšujejo. Recikliranje P, N in C iz blata je ključnega pomena za trajnostni svet. Raziskave kažejo, da gnojenje z blati iz čistilnih naprav pomembno izboljša lastnosti tal in poveča količino pridelka. Vendar se neposredna uporaba blat v kmetijstvu sooča z vedno večjimi gospodarskimi, javnimi in regulativnimi pritiski zaradi visoke vsebnosti vode, smradu, patogenov, strupenih kovin in polkovin ter organskih onesnaževalcev. Za reševanje teh problemov se razvijajo številne tehnologije obdelave blata, ki jih je mogoče razvrstiti glede na njihove glavne cilje na: (i) izboljšanje sposobnosti odvodnjavanja blata; (ii) zmanjšanje vsebnosti trdnih delcev in stabilizacija blata; (iii) odstranitev strupenih kovin. Tehnologije za boljše odvodnjavanje blata vključujejo anaerobno digestijo, hidrolizo, ultrazvok, encimsko hidrolizo, zakisljevanje, alkalno hidrolizo, alkalno-termično, mikrovalovno alkalno obdelavo blata in hidrodinamično kavitacijo. Namen zmanjšanja vsebnosti trdnih delcev in stabilizacije blata je lažje ravnanje z blatom. Sežiganje blata je konvencionalna, energetsko potratna rešitev, ki odstrani organske in biološke onesnaževalce, vendar koncentrira strupene kovine. Najpogostejše metode, ki se uporabljajo na čistilnih napravah, temeljijo na celični lizi-kriptični rasti po oksidaciji blata z ozonom ali drugimi oksidanti. Piroliza blata je nova obetavna metoda, ki odstranjuje patogene, termično razgrajuje/odstranjuje organska onesnaževala in daje suho bio-oglje. Čeprav se med pirolizo izgubi nekaj C, je bio-oglje odličen izboljševalec tal. Metode odstranjevanja strupenih kovin iz blata vključujejo raztapljanje z organskimi in mineralnimi kislinami, biološko izpiranje, ter ekstrakcijo strupenih kovin z različnimi kelatnimi ligandi v kombinaciji s postopki celične lize za sprostitev kovinskih kationov iz blat. EDTA je odličen kelatni ligand, ki ima širokim naborom koordinacijskih sposobnosti, ki lahko tvori stabilne vodotopne kelate s skoraj vsemi strupenimi kovinami. Vendar pa trenutno nimamo razpoložljivih metod za odstranjevanje strupenih kovin, polkovin in organskih onesnaževalcev iz blata čistilnih naprav, ki bi hkrati ohranile rastlinam dostopni P, N in C. Cilj projekta je razviti novo metodo za obdelavo blata iz čistilnih naprav, ki bo združljiva z običajnimi postopki na čistilnih napravah, in bo omogoča proizvodnjo bio-oglja brez strupenih kovin, polkovin in organskih onesnaževalcev, za uporablja kot gnojilo in sredstvo za izboljšanje tal v kmetijstvu. Za izboljšanje sposobnosti odvodnjavanja blata bomo uporabili hidrodinamično kavitacijo, za pripravo blata na kriptično rast mikroorganizmov pa celično lizo z oksidacijo po Fentonu, pospešeno z EDTA. Kelacija in odstranjevanje strupenih kovin z EDTA in recikliranje EDTA bosta zasnovana tako, da bosta lahko inovativno vključena v običajne anaerobne in aerobne procese v čistilnih napravah. Pri tem zaradi uporabe EDTA ni pričakovati korozije opreme, saj EDTA ne kelatira kovinskih atomov v kovinskem stanju, ampak koordinira samo z ioniziranimi kovinami. Za odstranitev organskih onesnaževal in v blatu preostale EDTA bo uporabljena piroliza. Raziskali bomo varnost uporabe nastalega bio-oglja kot gnojila, koncentracijo P, N, K v bio-oglju in njihovo razpoložljivost za rastline, ter humusne lastnosti tal novega bio-oglja. Preverjena bo združljivost postopkov EDTA z an/aerobnimi postopki z blatom v čistilnih napravah ter raziskane morebitne sinergije in antagonizmi.