Näringsåtervinning från klosettvatten
De viktigaste ämnena för att producera gödsel är kväve, fosfor och kalium (NPK). Kväve erhålls mestadels från en kombination av naturgas och luft för att producera ammonium. Ytterligare processer krävs sedan för omvandling till urea, salpetersyra och slutligen ammoniumnitrat. Å andra sidan är fosfor och kalium mineraler som erhålls från gruvor. Så de tre huvudkomponenterna i traditionella gödselmedel kommer idag från icke-förnybara resurser.
När vi har konsumerat vår mat utsöndras dessa näringsämnen ur kroppen och hamnar på avloppsreningsverk. Där måste fosfor och ibland även kväve avlägsnas för att förhindra övergödning i recipienten.
Stephanie Rusch Fehrmann fokuserar därför i sitt doktorandprojekt på huvudsakligen tre delar: biologisk ammoniumoxidation, avlägsnande av organiska miljögifter och en process för att koncentrera näringsämnen för att framställa ett gödselmedel från klosettvatten.
Koncentration av näringsämnen
Den pågående studien fokuserar på uppkoncentrering av näringsämnen i klosettvatten med hjälp av luftad membrandestillation. Membrandestillation är en teknik som producerar destillatvatten och skulle kunna drivas med hjälp av spillvärme. Denna teknik har mest studerats för avsaltning av dricksvatten. Men i denna forskning är huvudintresset retentatet, dvs allt som inte har avdunstat och där mineralerna finns kvar, inklusive de värdefulla näringsämnena. En av utmaningarna är att det mesta av kvävet som finns i klosettvatten är ammonium, en flyktig förening som kan ångas bort under destillationsprocessen. Därför tillsätts fosforsyra efter filtrering för att förhindra att ammoniumet avdunstar. I de första studierna har olika pH-värden och temperaturer testats och det visade sig att tekniken fungerar för att koncentrera vattnet från 10 ned till 5 liter. Nästa steg som planeras är att koncentrera 100 l till 5 l vid 55°C.
Biologisk ammoniumoxidation och nedbrytning av organiska miljögifter
För att lösa problemet med ammonium på ett mer hållbart sätt planeras en MBBR (moving bed biofilm reactor) studie. Syftet med denna studie är att ta reda på optimala koncentrationen löst syre och hydrauliska uppehållstiden för biologiska omvandlingen från ammonium till nitrat. En annan fördel med denna process för att stabilisera kvävet är att ingen syra behöver tillsättas. En annan fördel är att enzymet som oxiderar ammonium har potential att även oxidera organiska miljögifter. Andra tekniker som ultrafiltrering eller processer som granulärt aktivt kol kan också komma att undersökas i projektet.
