Spodofos: witte-fosforproductie uit slibverbrandingsassen. Eerste evaluatie van de duurzaamheid en technologische en economische haalbaarheid
Dit rapport bevat de resultaten van een studie naar de duurzaamheid, alsmede de technologische en financiële haalbaarheid van Spodofos®, een procedé voor het terugwinnen van witte fosfor uit slibverbrandingsassen. Uit de studie blijkt dat het procedé technologisch plausibel is, economisch hoog rendeert en ook zeer duurzaam is; het procedé heeft een negatieve CO2-footprint. De resultaten van het onderzoek geven aanleiding tot nader lab- en pilotontonderzoek.
Publicatienummer |
2021-57 |
Thema |
Circulaire economie, Produceren van grondstoffen |
Datum |
|
Wereldwijd, dus ook in Nederland, is er veel aandacht voor mogelijkheden om fosfaat terug te winnen uit zuiveringsslib. Een belangrijke route is het terugwinnen van fosfaat uit de as die overblijft na de monoverbranding van zuiveringsslib. Deze as bevat tot wel 10 procent P, en komt bovendien in grote volumes vrij op een beperkt aantal locaties. Dit biedt interessante terugwinperspectieven. Witte fosfor is, afhankelijk van de kwaliteit, een hoogwaardige grondstof voor brandvertragers, smeermiddeladditieven, gewasbeschermings-middelen, elektrolyten voor lithiumaccu’s, katalysatorliganden en nog veel meer specialistische toepassingen.
Spodofos® is een hele nieuwe manier voor het terugwinnen van witte fosfor uit fosfaathoudende de verbrandingsassen, in dit geval slibverbrandingsas. Het gebeurt ia een zogenoemde thermietreactie met aluminium. Een thermietreactie is een vastestofreactie tussen een metaalpoeder en een fijnverdeeld metaaloxide die bij hoge temperaturen plaatsvindt. Daarbij moet het metaalpoeder minder edel zijn dan het metaal in het metaaloxide. De meest bekende thermietreactie is die tussen aluminiumpoeder en ijzeroxide. Deze reactie geeft extreem veel energie en wordt onder meer gebruikt bij exothermisch lassen (bijvoorbeeld bij spoorrails).
Bij het Spodofos® procedé wordt een waardevolle (maar ruim beschikbare) secundaire stof - aluminiumschroot - gebruikt. De kosten die hiermee gepaard gaan, vallen echter weg tegen de opbrengsten van de fosfor. Voor elke ton verwerkte as produceert het proces ongeveer één ton slak. Vanwege het hoge aluminiumgehalte van de slak wordt verwacht dat deze toegepast kan worden als grondstof voor vuurvast materiaal (bijvoorbeeld cement, keramiek, steen). Afhankelijk van de toepassing van de slak varieert de terugverdientijd tussen de 2 en 5 jaar bij grootschalige toepassing, denken de onderzoekers. De levenscyclusanalyse laat zien dat het Spodofos-proces een gunstige klimaatimpact heeft van -1.007 tot wel -2.328 kg CO2-eq per ton as, afhankelijk van de mogelijke toepassing van de slak.
Spodofos beantwoordt aan belangrijke doelstellingen van de waterschappen: fosfaatterugwinning, verregaande nuttige toepassing van reststoffen en duurzaamheid. Mono slibverbranders zijn met Spodofos in staat negentig procent van hun fosfor uit slibassen terug te winnen. Ervan uitgaande dat zeventig procent van het slib in ons land wordt verbrand, kan circa 65 procent van alle fosfor in het zuiveringsslib teruggewonnen worden. Hierbij ontstaan eindproducten die bijna volledig nuttig toepasbaar zijn. De resultaten van deze haalbaarheidsstudie bieden kortom veel perspectief. Verder opschaling via lab- en pilotonderzoek wordt verkend.