Obtención de estruvita a partir de lixiviado de vertedero

La transición hacia una economía circular pasa por aumentar la eficiencia en el consumo de los recursos disminuyendo las necesidades de materias primas. El mayor aprovechamiento de los recursos impone un cambio en la gestión de los residuos, transformándolos, en la medida de lo posible, en fuente de materias primas. Un ejemplo son los lixiviados de vertedero donde el contenido en nitrógeno puede ser utilizado como materia prima en la obtención de estruvita.

Investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la UAM han conseguido precipitar estruvita a partir de estos efluentes. La calidad de este sólido y sus futuros usos como fertilizante obligan a llevar a cabo un tratamiento previo, preferiblemente con persulfato activado con temperatura, que permite reducir el contenido en materia orgánica y en metales. En esas condiciones, la estruvita que se obtiene cumple con los requerimientos que establece el RD 506/2013 para su empleo como fertilizante.

Departamento Ingeniería Química. UAM

La adopción de medidas encaminadas hacia una economía circular han supuesto un cambio de paradigma en la gestión de los residuos, convirtiéndose, en parte, en fuentes de materias primas. Un caso bien conocido es la recuperación del contenido en fósforo de las aguas residuales urbanas mediante la precipitación de estruvita (MgNH4PO4·6H2O). Debido a su composición, este mineral presenta una elevada capacidad como fertilizante, aportando nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas y la mejora de las propiedades fisicoquímicas del suelo.

Los lixiviados de vertedero presentan altos contenidos en nitrógeno, lo que puede convertir a este residuo en una fuente potencial de uno de los elementos que, junto al Mg y al P, constituyen la estruvita. No obstante, la composición de este efluente (Tabla 1) que incluye una elevada carga orgánica, además de la presencia de metales, puede afectar a la calidad final del producto, evitando la reutilización de la estruvita como fertilizante.

Tabla 1. Composición del lixiviado de vertedero.

Parámetros (mg(L)

pH

Conductividad (mS/cm)

COD TOC TN Cl- SO42-

Ti

Fe Pb Zn
2610 960 1350 1125 280

0,1

0,18 0,03 0,28

8,3

4,6

 

En este estudio se evalúa cómo afecta un tratamiento previo del lixiviado, con persulfato activado térmicamente o FotoFenton, sobre el porcentaje de recuperación de nitrógeno y la pureza de la estruvita. Hay que indicar que la temperatura necesaria para activar el persulfato se puede obtener a partir del biogás generado en el propio vertedero o por intercambio de calor en el caso de disponer de una instalación de incineración de residuos sólidos urbanos. En todos los casos se emplearon dos fuentes de Mg (MgCl2 y MgSO4) y NaH2PO4. 2H2O como fuente de P.

Se ha trabajado con dos relaciones molares Mg:N:P (1: 1: 1, 1,5: 1: 1). Una vez dosificados los reactivos y ajustado el pH a 9 (adicionando NaOH 1M), la mezcla se agitó a 200 rpm durante 15 min y se dejó reposar durante 60 min para permitir la precipitación de la estruvita. El precipitado se lavó con agua destilada y se secó a temperatura ambiente. En la Figura 1 se muestran los porcentajes de nitrógeno recuperado para cada caso. Se puede observar como el pretratamiento del lixiviado y que permite eliminar hasta el 90% del contenido en materia orgánica (empleando la cantidad estequiométrica de H2O2 o PS), se traduce en una mayor recuperación de nitrógeno, que alcanza valores superiores al 95% cuando se emplean relaciones Mg:N:P de 1,5:1:1.

 

Figura 1. Porcentaje de recuperación de nitrógeno para las diferentes condiciones de operación (izquierda). Aspecto físico de la estruvita precipitada molida sin (dcha. sup.) y con pretratamiento (dcha. inf.).

Con respecto a la calidad del producto final, los tratamientos previos, sobre todo en el caso del persulfato activado térmicamente, reducen la cantidad de metales en la estruvita, ya que en parte se quedan retenidos en el lodo que se genera durante dicho pretratamiento. En la Tabla 2 se recoge la concentración de algunos de estos metales, cuyo valor está por debajo de los límites que fija el Real Decreto 506/2013 sobre productos fertilizantes.

Tabla 2. Contenido en metales de la estruvita.

Metales en la estruvita (mg/kg)

Ca Ti Cr Fe

Ni

Cu

Zn As Pb
Sin pretratamiento 306 21 9,2 15,4

29,6

12,2

39,6 4,2 3,7
Después PS+temp 192 16 6,5 7,4

2,2

2,4

26,2 4,2 1,8
Después Foto-Fenton 107 12 6,8 138

12,9

1,6

27,7 1,2 -
RD 506/2013 - - 70 -

25

70

200 - 45
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