Consórcio para demonstrar nitrogênio para fertilizante a partir de biossólidos usando energia solar térmica

Postado em 17 de dezembro de 2022 19 de dezembro de 2022 Autor

Layout do campo solar de espelhos a ser instalado perto da atual área de aplicação do solo para produzir nitrogênio para fertilizante a partir de biossólidos – usando energia solar térmica para secar os biossólidos IMAGE@Ryan Shininger, Solar Dynamics

No ano que vem, um consórcio liderado pela American Infrastructure Holdings LLC, que inclui a Solar Dynamics e a Andritz Separation, construirá uma instalação piloto em Albuquerque, Novo México, para demonstrar uma nova tecnologia de secador para produzir fertilizante granular a partir de biossólidos que serão alimentados por calor solar.

Os combustíveis fósseis são usados ​​nos métodos atuais de fabricação de nitrogênio e fosfato para fertilizantes: eles são usados ​​para minerar e triturar rocha fosfática ou queimar em altas temperaturas para reagir quimicamente o nitrogênio do ar como parte do processo de fabricação de fertilizante de nitrato de amônio.

Substituir o calor proveniente de combustíveis fósseis em processos industriais é uma das próximas grandes tarefas do mundo. Um terço das emissões que estão desestabilizando nosso clima vem do calor industrial movido a combustíveis fósseis.

A Solar Dynamics fornecerá o sistema solar para fornecer calor para o secador. A empresa já recebeu financiamento para projetar e simular computacionalmente o processo solar e agora está pronta para construir um campo solar que integra seu sistema de energia solar térmica com um sistema de secagem fornecido por biossólidos da estação de tratamento de recuperação de água da Albuquerque Bernalillo County Water Utility Authority. para produzir grânulos de nitrogênio para venda comercial como fertilizante.

"Atualmente, cerca de 70% dos biossólidos desta usina são aplicados na terra", explicou Ryan Shininger, engenheiro sênior da Solar Dynamics. "Este projeto piloto usa metade do que está sendo aplicado atualmente na terra. Se for bem-sucedido, vamos dobrar nossa planta para processar os biossólidos restantes, para que não sejam aplicados na terra nenhum biossólido."

Atualmente, apenas 30% dos biossólidos são reciclados – misturados com lascas de madeira e outros materiais orgânicos para vender como composto para fazendas locais, parques, campos esportivos e outras áreas paisagísticas, ou melhoramento do solo para remediar terras degradadas. É obviamente absurdo que os EUA importem mais da metade do nitrogênio usado em fertilizantes enquanto jogam fora os biossólidos ricos em nitrogênio, fósforo e micronutrientes.

Há um valor em reciclar biossólidos como fertilizante granulado, em vez de descartá-los no solo. Os biossólidos, que são 80% de água, às vezes são transportados por centenas de quilômetros de distância e despejados em aterros sanitários ou arados na terra. Este processo de descarte está em conformidade com os estatutos ambientais federais e estaduais, mas não é ambientalmente ideal.

Um processo térmico solar criará pastilhas de nitrogênio a partir de biossólidos residuais IMAGE@Ryan Shininger, Solar Dynamics

Embora este não seja o caso em Albuquerque, em alguns locais, a aplicação no solo pode resultar em escoamento de nutrientes para os cursos de água locais e percolação nas águas subterrâneas. Mais importante ainda, o descarte de biossólidos no solo gera gases de efeito estufa: metano, CO2 e NOx.

"Em muitos lugares", ele apontou, "mesmo que os biossólidos brutos sejam aplicados na terra para cultivar, continua sendo uma estratégia de descarte que, se manejada de maneira inadequada, pode resultar na adição de muito nitrogênio e fósforo de uma só vez. As plantas usam um pouco, mas o resto é desperdiçado. Quando os nutrientes acabam nos cursos d'água, eles podem causar "zonas mortas" sem oxigênio onde nada pode viver."

Há vantagens geopolíticas também. Dados os choques recentes no mercado global para esses minerais fertilizantes que são cruciais para a produção de alimentos, reciclá-los domesticamente a partir de biossólidos municipais reduz a dependência de importações de fontes potencialmente instáveis ​​no exterior.

"No entanto, este é um problema que antecede a guerra na Ucrânia", observou Shininger. "O governo dos EUA já tem iniciativas para tentar aumentar a quantidade de produção doméstica de fertilizantes. No momento, mais de 50% do fertilizante usado nos EUA é importado, e a maior parte é importada da China ou da Rússia. Mas, obviamente, a guerra colocou estresse adicional no sistema."