Fosfor patří mezi strategické suroviny nezbytné pro zajištění potravinové bezpečnosti, přesto je jeho dostupnost omezená a Evropa je výrazně závislá na dovozu. Od roku 2014 je fosfor zařazen na seznam kritických surovin Evropské unie. Přibližně 90 % fosforu obsaženého v odpadních vodách se při jejich čištění koncentruje v čistírenských kalech, které tak představují významný, dosud ne plně využitý sekundární zdroj této suroviny.
Na potenciál fosforu obsaženého v odpadních vodách reaguje mezinárodní projekt Phos4Plant (ATCZ00043), realizovaný v rámci programu Interreg Rakousko—Česko 2021—2027. Projekt propojuje výzkumné instituce a aplikační partnery z obou zemí s cílem vyvinout a ověřit technologický řetězec umožňující získání biologicky dostupného fosforu z popela po spalování čistírenských kalů a jeho následné využití jako bezpečného rostlinného hnojiva. Vedoucím partnerem projektu je rakouské kompetenční centrum K1-MET, které se dlouhodobě specializuje na vývoj procesů pro zpracování zbytkových materiálů a uzavírání materiálových cyklů. Významnou roli hraje také Univerzita BOKU (Universität für Bodenkultur) ve Vídni, konkrétně Ústav pro nakládání s odpady a recyklaci (ABF-BOKU — Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft), jenž se zaměřuje na biologické loužení popelů, identifikaci acidofilních mikroorganismů a hodnocení celého procesu z hlediska analýzy životního cyklu (LCA — life cycle assessment). Na české straně se do projektu zapojila Masarykova univerzita, která přispívá zejména expertizou v oblasti mikrobiologie, molekulárních analýz a hodnocení mikrobiálních komunit v kalech, půdě a rostlinách. Klíčovým českým technickým partnerem je však Vysoké učení technické v Brně (VUT), jehož role je zásadní zejména v oblasti termického zpracování kalů a výroby popela v pilotním měřítku. Tým VUT, působící v oblasti termických procesů a čištění plynů, zajišťuje návrh, realizaci a optimalizaci spalování čistírenských kalů. Na experimentální infrastruktuře VUT jsou kaly nejprve sušeny v bubnové sušárně a následně spalovány v rotační sintrovací peci při teplotách v oblasti 700 až 1 000 °C. Nedílnou součástí těchto zkoušek je detailní emisní měření a hodnocení vlivu přídavných látek, které mohou napomoci snížení obsahu těžkých kovů v popelu nebo zvýšení biologické dostupnosti fosforu. VUT zároveň významně upravilo svou stávající pilotní technologii, kterou doplnilo specializovaným dávkovačem kalů, jenž umožňuje stabilní provoz i při zpracování materiálů s problematickými tokovými vlastnostmi. Pilotní zkoušky realizované v Brně již umožnily zpracování téměř jedné tuny kalu a poskytly cenná data pro další fáze projektu. Popel vzniklý po spalování je dále zpracováván biologickým loužením pomocí extrémně acidofilních mikroorganismů, zejména bakterií rodu Acidithiobacillus. Tyto mikroorganismy produkují biogenní kyselinu sírovou, která umožňuje převést fosfor a přítomné kovy do rozpustné formy. Následně jsou nežádoucí kovy z výluhů selektivně odstraňovány pomocí elektroaktivních mikroorganismů nebo frakčním srážením. Výsledný fosfor je získáván například ve formě struvitu, hnojiva obsahujícího kromě fosforu také hořčík a dusík. Tyto recyklované produkty jsou následně aplikovány do půdy s modelovými plodinami, jako je pšenice nebo ječmen, kde jsou hodnoceny růstové parametry rostlin, obsah těžkých kovů i změny mikrobiální diverzity půdy. Projekt Phos4Plant reaguje na připravované legislativní změny v oblasti nakládání s čistírenskými kaly v Rakousku i v České republice. Výsledky projektu mohou významně přispět k rozvoji technologií, které propojují odpadové hospodářství, energetiku a zemědělství a podporují přechod k cirkulárnímu hospodářství založenému na efektivním využívání druhotných surovin.
/upi.fme.vutbr.cz/
