Consorzio per dimostrare l'azoto per fertilizzanti da biosolidi utilizzando il solare termico

Pubblicato il17 dicembre 202219 dicembre 2022Autore

Layout del campo solare di specchi da installare vicino all'attuale area di applicazione del terreno per produrre azoto per fertilizzanti dai biosolidi - utilizzando l'energia solare termica per essiccare i biosolidi IMAGE@Ryan Shininger, Solar Dynamics

L’anno prossimo, un consorzio guidato da American Infrastructure Holdings LLC che comprende Solar Dynamics e Andritz Separation costruirà un impianto pilota ad Albuquerque, nel New Mexico, per dimostrare una nuova tecnologia di essiccazione per produrre fertilizzante granulare da biosolidi che sarà alimentato dal calore solare.

I combustibili fossili vengono utilizzati negli attuali metodi di produzione di azoto e fosfato per i fertilizzanti: vengono utilizzati per estrarre e macinare la roccia fosfatica o per bruciare ad alte temperature per far reagire chimicamente l'azoto presente nell'aria come parte del processo di produzione di fertilizzante a base di nitrato di ammonio.

La sostituzione del calore prodotto dai combustibili fossili nei processi industriali è uno dei prossimi grandi compiti del mondo. Un terzo delle emissioni che stanno destabilizzando il nostro clima provengono dal calore industriale proveniente da combustibili fossili.

Solar Dynamics fornirà il sistema solare per fornire calore all'asciugatrice. L’azienda ha già ricevuto finanziamenti per progettare e simulare computazionalmente il processo solare, ed è ora pronta a costruire un campo solare che integri il suo sistema di energia solare termica con un sistema di essiccazione alimentato da biosolidi provenienti dall’impianto di trattamento dell’acqua della Albuquerque Bernalillo County Water Utility Authority. per produrre granuli di azoto per la vendita commerciale come fertilizzante.

"Al momento, circa il 70% dei biosolidi di questo impianto vengono applicati al terreno", ha spiegato Ryan Shininger, ingegnere senior di Solar Dynamics. "Questo progetto pilota utilizza la metà di ciò che viene attualmente applicato al terreno. Se avrà successo, raddoppieremo il nostro impianto per elaborare i biosolidi rimanenti in modo che non vengano applicati alcun biosolido al terreno."

Attualmente, solo il 30% dei biosolidi viene riciclato, mescolato con trucioli di legno e altri materiali organici per essere venduto come compost a fattorie, parchi, campi da gioco e altre aree paesaggistiche locali, o per il miglioramento del suolo per risanare terreni disturbati. È ovviamente insensato che gli Stati Uniti importino più della metà dell’azoto utilizzato nei fertilizzanti, buttando via i biosolidi ricchi di azoto, fosforo e micronutrienti.

È vantaggioso riutilizzare i biosolidi come fertilizzanti granulari invece di smaltirli nel terreno. I biosolidi, che sono costituiti per l’80% da acqua, vengono trasportati a volte a centinaia di chilometri di distanza e scaricati in discariche o arati nel terreno. Questo processo di smaltimento è conforme alle leggi ambientali federali e della maggior parte degli stati, ma non è ottimale dal punto di vista ambientale.

Un processo solare termico creerà pellet di azoto dai biosolidi di scarto IMAGE@Ryan Shininger, Solar Dynamics

Anche se questo non è il caso di Albuquerque, in alcune località l’applicazione del terreno può comportare il deflusso dei nutrienti nei corsi d’acqua locali e la percolazione nelle acque sotterranee. Ancora più importante, lo smaltimento nel terreno dei biosolidi genera gas serra: metano, CO2 e NOx.

"In molti luoghi", ha sottolineato, "anche se i biosolidi grezzi vengono applicati al terreno per coltivare, rimane una strategia di smaltimento che, se gestita in modo improprio, può comportare l'aggiunta di troppo azoto e fosforo tutti in una volta. Le piante ne usano una parte, ma il resto viene sprecato. Quando i nutrienti finiscono nei corsi d'acqua, possono causare "zone morte" senza ossigeno dove nulla può vivere.

Ci sono anche vantaggi geopolitici. Considerati i recenti shock nel mercato globale di questi minerali fertilizzanti che sono cruciali per la produzione alimentare, riciclarli dai biosolidi urbani a livello nazionale riduce la dipendenza dalle importazioni da fonti potenzialmente instabili all’estero.

"Tuttavia, questo è un problema che risale a prima della guerra in Ucraina", ha osservato Shininger. "Il governo degli Stati Uniti ha già delle iniziative per cercare di aumentare la quantità di produzione interna di fertilizzanti. Al momento più del 50% dei fertilizzanti utilizzati negli Stati Uniti viene importato, e la maggior parte viene importata dalla Cina o dalla Russia. Ma ovviamente, la guerra ha messo ulteriore stress sul sistema."