BEHANDLINGSMETODER FÖR HÅLLBAR ÅTERVINNING AV FOSFOR UR AVLOPP OCH AVFALL

BEHANDLINGSMETODER FÖR HÅLLBAR ÅTERVINNING AV FOSFOR UR AVLOPP OCH AVFALL SLUTRAPPORT 2013-04-18

Uppdrag: 246295, Kartläggning ch kunskapssammanställning av tekniker för utvinning av fsfr Titel på rapprt: Teknik för hållbar återvinning av fsfr Status: Slutrapprt Datum: 2013-04-18, revidering nr 3 Medverkande Beställare: Beställarens kntaktpersner: Naturvårdsverket Björn Petterssn ch Majlis Bergqvist Knsult: Uppdragsansvarig: Handläggare: Kvalitetsgranskare: Omslagsft: Författare: Tyréns AB Henrik Tideström, Tyréns Hans Carlssn, David Hagerberg ch Tbias Rbinsn, Tyréns Henrik Tideström, Tyréns Åkermark i Trellebrg. Ft Trbjörn Melin. Hans Carlssn, David Hagerberg, Tbias Rbinsn ch Henrik Tideström, Tyréns Tyréns AB 118 86 Stckhlm Besök: Peter Myndes Backe 16 Tel: 010 452 20 00 www.tyrens.se Säte: Stckhlm Org.Nr: 556194-7986 2013-04-18

Förrd Naturvårdsverket har fått ett regeringsuppdrag m hållbar återföring av fsfr till lika marktyper sm åkermark, skgsmark ch övrig mark. Ett deluppdrag är att kartlägga behandlingsmetder/tekniker för återvinning av fsfr ch att göra en bedömning av ptentialen till hållbar återföring av fsfr, utan risker för människrs hälsa ch för miljön i enlighet med miljökvalitetsmålet Giftfri miljö. De fsfrkällr sm ingår i kartläggningen är avlppsslam, slakteri- ch matavfall, röt- ch kmpstrester, urin, gödsel, gruvrester vid järnmalmsgruvr samt sediment ch havslevande rganismer. Tyréns uppdrag är att göra en kunskapssammanställning över befintlig tillämpbar teknik för återvinning av fsfr ch ge svar på följande frågeställningar: 1. Vilka behandlingsmetder/tekniker finns för att utvinna fsfr ur framför allt fsfrrika restfraktiner? 2. Vilken teknikmgnad har dessa behandlingsmetder/tekniker? 3. Vilka behandlingsmetder/tekniker har störst ptential att i Sverige bidra till hållbar återföring av fsfr till åkermark, skgsmark ch övrig mark? Denna rapprt har skrivits av (huvudsakligt ansvarsmråde inm parentes): Hans Carlssn (teknik, litteratursökning), David Hagerberg (fsfrprdukters användbarhet sm gödsel), Tbias Rbinsn (biträdande uppdragsledare, litteraturundersökningar), Henrik Tideström (uppdragsledare, miljöpåverkan, rapprtredaktör). Rapprten ingår sm en del i Naturvårdsverkets redvisning till regeringen i augusti 2013. 3(40)

Innehållsförteckning 1 Inledning... 6 2 Litteratursökning... 6 2.1 Genmförande... 6 2.2 Chemical Abstracts... 7 2.3 WP-index (patent)... 8 2.4 Naturvårdsverkets egen litteratursökning... 8 3 Val av tekniker för vidare utredning... 9 3.1 Tillgängliga tekniker... 9 3.1.1 Löst fsfr i en vätska... 9 3.1.2 Fsfr i rötat slam, utan utlakning... 11 3.1.3 Fsfr i rötat slam/bimassa, med utlakning... 11 3.1.4 Fsfr i slamaska, med utlakning... 11 3.1.5 Fsfr i slamaska, termisk behandling... 12 3.2 Överväganden... 12 4 Studerade tekniker... 14 4.1 OSTARA... 14 4.2 BERLIN/AIRPREX... 15 4.3 SEABORNE... 16 4.4 ASH DEC... 17 5 Andra utgångsmaterial... 18 5.1 Gruvrester... 18 5.2 Vattenlevande rganismer ch sediment... 20 6 Slutprdukternas användbarhet sm gödsel... 20 6.1 Syftet med fsfrgödsling... 20 6.2 Växttillgänglighet... 21 6.3 Användningsmråden sm gödselmedel... 21 6.3.1 Jrdbruk... 21 6.3.2 Skgsbruk... 22 6.4 Behv av frmulering för gödsling... 22 7 Påverkan på miljö, hälsa ch resurshushållning... 23 7.1 Påverkan på luftmiljö ch klimat... 23 7.2 Påverkan på mark- ch vattenmiljön... 25 7.2.1 Utsläpp till vatten... 25 7.2.2 Ackumulatin i mark av metaller ch rganiska persistenta ämnen... 25 7.3 Resurshushållning... 28 4(40)

7.3.1 Växtnäringsämnen ch mullbildande material... 28 7.3.2 Energianvändning... 30 7.3.3 Kemikalieanvändning... 30 8 Kstnad per kg återvunnen fsfr... 30 9 Diskussin... 31 9.1 Framtidsutsikter... 31 9.1.1 Internatinell enkätundersökning 2011 m teknikläge... 31 9.1.2 Tyska FU-prjekt... 32 9.1.3 Återvinningsmetder sm bygger på förbränning... 32 9.1.4 Återvinningsmetder sm bygger fällning/kristallisatin... 33 9.1.5 Råvara till mineralgödseltillverkning... 33 9.2 Utvecklingsbehv... 34 10 Samlad bedömning... 34 10.1 Miljöbedömning... 34 10.2 Ptential för återvinning av fsfr... 36 10.2.1 Fsfråtervinning med förbränningsbaserade metder... 36 10.2.2 Fsfråtervinning genm struvitutfällning/kristallisatin... 36 11 Referenser... 38 Bilaga 1. Sammanställning av Chemical Abstracts rörande metder för fsfråtervinning. Bilaga 2. Sammanställning av patentansökta metder (WP-index) för fsfråtervinning. Bilaga 3. Litteratursökning av Naturvårdsverket. Tekniker fsfrutvinning 5(40)

1 Inledning Tyréns uppdrag är att utifrån en litteratursökning göra en bred kartläggning ch kunskapssammanställning över behandlingsmetder för återvinning av fsfr i avlpp, avfall, vattenlevande rganismer ch sediment ch att bedöma teknikmgnad, fsfrfraktinernas användbarhet sm gödselmedel (växttillgänglighet), kstnad per kg utvunnen fsfr, miljö- ch hälspåverkan ch ptential till hållbar återföring av fsfr till lika marktyper. Vi har ckså sökt efter dkument på öppna sökmtrer på Internet samt frskningsinstituts, teknikföretags ch branschrganisatiners med fleras hemsidr. Dessa sökningar redvisas ckså krtfattat. Med behandlingsmetder avses här metder att få fram kncentrerade fsfrprdukter i så ren frm att de kan användas sm gödselmedel utan att skada eller rsaka lägenhet för människrs hälsa eller miljön. Metder sm rötning, förtjckning, avvattning, trkning, kmpstering eller andra liknande metder för att enbart minska halten rganisk material eller vatten i t.ex. avlppsslam ch rötrester ingår inte i utredningen. Slutprdukterna kan antingen användas sm gödselmedel direkt utan vidareförädling eller sm råvara vid framställning av mineralgödsel 1. 2 Litteratursökning 2.1 Genmförande Fsfrkällrna för vilken återvinningsteknik skulle undersökas var lika avlppsfraktiner, slakteri- ch matavfall, askr, slam från pappers- ch massaindustrin, gruvrester, samt sediment ch vattenlevande rganismer. Med hjälp av ch tillsammans med Maria Unger (Fil dr Miljökemi ch infrmatiker vid KTH:s biblitek) utfördes en litteratursökning i Scientific Technical infrmatin Netwrk sm består av 180 databaser. Med hänsyn till prjektbudgeten ch på basis av erfarenhet valdes två databaser ut Chemical Abstracts ch Wrld Patent Index att arbeta med. Även en tredje databas Cmpendex bedömdes kunna vara aktuell, men då denna på förhand i en preliminär testsökning givit relativt magert resultat lämnades den utanför. Chemical Abstracts (men inte Wrld Patent Index) arbetar med synnymer, vilket innebär att man inte behöver träffa precis rätt med sina nyckelrd i en viss sökning exempelvis hittar databasen själv artiklar m reclamatin m man skrivit recvery. Sökningarna skedde ämnesmrådesvis med hjälp av en mängd nyckelrd ch fraser sm kmbinerades på lika sätt, varpå en nödvändig gallring skedde. Ett sätt att gallra var att ställa kravet att två nyckelrd högst fick ha ett rd mellan sig där de förekm. Resultatet blev 275 träffar i Chemical Abstracts ch 58 i Wrld Patent Index. På dessa tgs display på titel, författare ch årtal, varpå en ytterligare gallring skedde. Denna gallring syftade 1 Mineralgödsel är den krrekta benämningen på det sm i dagligt tal kallas handelsgödsel eller knstgödsel. Mineralgödsel kan bestå av allt från någt enstaka näringsämnen (t.ex. fsfr) till ett kmplett utbud av vad växterna behöver inklusive mikrnäring. 6(40)

till att välja ut de artiklar vars abstracts skulle beställas ch skedde genm subjektiv bedömning av titlarnas (ch i viss mån årtalens) relevans. Slutligen beställdes 103 abstracts från Chemical Abstracts ch 37 från Wrld Patent Index. Nyckelrden sm användes vid sökningarna var: phsphrus, phsphate, remval, recvery, reclamatin, harvest, recycling, chemical, bilgical, physical, electr chemical, in-exchange, incineratin, crystallizatin, WWTP, EBPR, wastewater, sludge, sewage, reject water, main stream, side-stream, pilt scale, lab-scale, digester, supernatant, granular, precipitate, struvite, fertilizer, mine waste, fd waste, fd industry, slaughter, pultry, manure, slurry, slag, landfill, mussels, algae ch sediments. Även Naturvårdsverket har gjrt en litteratursökning. Resultatet av denna ingår ckså i utredningen. En sammanställning av abstracts från Tyréns ch Naturvårdsverkets litteratursökningar bifgas (Bilaga 1 3). I nuläget i ett svenskt perspektiv trde fynden i litteraturgenmgångarna inte ha någn praktisk betydelse eftersm teknikmgnaden tycks vara så pass låg att de inte kan ligga till grund för systemjämförelser. 2.2 Chemical Abstracts Av den bilagda sammanställningen av abstracts (Bilaga 1) framgår att det under de senaste åren har arbetats mycket inm detta mråde. Följande bservatiner kan göras: De allra flesta arbetar i labratrieskala för att undersöka inverkan av någn parameter eller m en viss teknik skulle kunna vara tillämplig, dvs. låg teknikmgnad. Mer än hälften av artiklarna handlar m utfällning/kristallisering av Struvit, ett magnesiumammniumfsfat (MgNH 4 PO 4 x 6 H 2 O). Ungefär ti artiklar handlar m framställning av hydrxylapatit, medan ca fem st handlar m framställning av kalciumfsfat. Väldigt få arbetar med andra fsfrkällr än avlppsvatten eller avlppsslam, rötat eller rötat, ftast vid kmmunala reningsverk, men ckså från svinfarmer eller mejerier. Ungefär 15 artiklar behandlar metder för fsfrutvinning ur askr (efter förbränning av fraktinerna van). Enstaka artiklar behandlar gödsel, urin ch klsettavlppsvatten ( Svartvatten ) Inga artiklar behandlar pappers- ch massaindustri, gruvindustri, sediment eller vattenlevande rganismer. De (förslag till) metder sm kan betraktas sm nya inm mrådet bedöms vara: The separatin-recvery methd invlves adding alkaline electrlyzed water t the P-cntaining wastewater t precipitate the phsphrus cmpnent as KH 2 PO 4 Bielectrchemical driven struvite crystallizatin at the cathde f a single chamber micrbial electrlysis struvite-precipitatin cell (MESC) Air-cathde single chamber micrbial fuel cells (struvit) 7(40)

Sammanfattningsvis kan knstateras att det pågår ett intensivt arbete över hela världen att hitta bra metder att ta tillvara fsfrn i lika restfraktiner. 2.3 WP-index (patent) Av ttalt femtiåtta träffar har abstracts beställts för trettini patentansökningar. I en frtsatt gallring har sextn ansökningar mellan 2007 ch 2012 granskats nggrannare. De flesta av patentansökningarna rör utfällning av struvit, kalciumfsfat eller kaliumfsfat från avlppsvatten, gödsel eller urin (se bilaga 2). Utvinning av fsfater från slamaska förekmmer ckså, men inte i samma utsträckning. De patentansökningar sm har granskats rör främst finslipningar av tidigare kända utvinningsmetder med till exempel variatiner i fällningskemikalier eller temperatur. Enbart två av de granskade patentansökningarna gällde den typ av fsfråtervinning sm vi tar upp i denna rapprt (se kapitel 1) ch angav att de hade tagit fram färdiga gödselmedel: 1. En kinesisk patentansökan av (Wang ch Xu, 2011) beskriver framställning av granulat av kaliumfsfat genm att tillsätta magnesiumsalt, rtfsfatlösning ch natriumydrxid till urin. Fsftåtervinningsgraden är upp till 90 % av innehållet i råvaran. Fsfrhalten i färdig prdukt är 32-50 % uttryckt sm P 2 O 5. Prdukten är svårlöslig. Beskrivningen gäller en färdig prdukt ch anger ckså en hög återvinningsgrad. 2. En japansk patentansökan av (Aki ch Ryuichi, 2010) beskriver två metder; för det första utvinning av fsfr från aska genm att blanda med svag rganisk syra, sedan tillsätta basisk lösning; för det andra beskrivs i samma ansökan en metd att blanda askan med stark eller svag syra ch sedan fälla ut fsfr på ytan av zirkn- eller titanförening. Fsfr löses sedan ut från zirkn- eller titanföreningen ch blir på så sätt renad från tungmetaller, vilka stannar kvar på zirkn-eller titanytan. Prcess nummer två ger dck höga halter Cl ch Na i färdig prdukt. Fsfatåtervinningsgraden är 60-80 % med metden med svag syra ch närmare 100 % i metden med stark syra. Det är klart i vilken frm fsfrprdukten föreligger. Sannlikt sm en lösning. 2.4 Naturvårdsverkets egen litteratursökning Efter genmgången av Chemical Abstracts (CA) har ckså Naturvårdsverkets egen litteratursökning gåtts igenm (bilaga 3). Artiklarna är betydligt mer generella ch har inte så strt fkus just på teknik för återvinning sm artiklarna i CA. Naturvårdsverkets litteratursökning är uppdelad i följande kategrier: Slam från avlppsreningsverk Inga ytterligare tekniker (jmf med CA har hittats). Andra typer av avlppsfraktiner (många artiklar handlar inte m fsfråtervinning) Ett par artiklar m struvitutfällning från urin (även i CA). Ett par artiklar handlar m fsfråtervinning via alger/aquakultur. Nya lösningar på systemnivå Artiklarna handlar m att kvantifiera ch förstå fsfrflöden, samt att visa på möjliga strategier. 8(40)

Matavfall ch slaktrester Gödsel Aska En artikel handlar m möjligheter att återvinna fsfr ur avfall från fjäderfä En artikel handlar m tekniska möjligheter att återvinna fsfr från gödsel från djur. Äldre artiklar generellt, inget nytt jmf med CA En review-artikel från 2011 sm kan vara intressant. Utvinningsavfall (t ex gruvrester) Ingen artikel sm behandlar fsfråtervinning specifikt (möjligen phsphrus srptin nt steel slag, piltstudie). Ytvatten (alger, musslr) Ingen artikel m återföring av fsfr. 3 Val av tekniker för vidare utredning 3.1 Tillgängliga tekniker I detta avsnitt beskrivs krtfattat en rad tekniker sm kan kmma ifråga för fsfråtervinning. Listan, sm naturligtvis inte är kmplett, har utgått från tekniker sm mtalas på flera ställen i artiklar ch rapprter, ch sm har kunnat visa upp någn frm av helhetslösning. Teknikerna är indelade efter utgångsmaterial ch huvudprincip. 3.1.1 Löst fsfr i en vätska Denna vätska kan vara avlppsvatten eller slamvatten efter rötning (slam 2 från kmmunalt avlppsreningsverk, mejeri, slakteri eller liknande) eller separerad urin. Ju högre fsfrkncentratin dest bättre (det är därför slamvatten efter rötning av slam från bi-p är förmånligt). Kemisk fällning PHOSTRIP PRISA Fsfatutlösning i en delström av returslammet i bi-p följt av separatin ch utfällning av kalciumfsfat, slammet återförs till aktivslamsteget Struvitfällning på vätskan i överskttsslam från bi-p (slamvatten) eller rejektvatten. 2 Slam definieras sm en blandning av vatten ch fasta partiklar separerade från lika typer av vatten sm ett resultat av naturliga eller artificiella prcesser (Vkabulär enligt SS-EN 12832). 9(40)

Kristallisering Adsrptin Jnbyte Ekbalans (svenskt) Struvitfällning på rejektvatten efter avvattning av slam från bi-p, samt även ammniakstripping av rejektvattnet, varefter framställning av ammniumsulfat sker genm behandling med svavelsyra. Struviten ch ammniumsulfaten blandas ch granuleras till en gödselprdukt. OSTARA Rejektvatten efter avvattning av rötat slam härrörande från bi-p behandlas med tillsatser av magnesiumklrid ch natriumhydrxid i en särskild kristallisatinsreaktr där struvitkristaller bildas. PHOSNIX Rejektvatten efter avvattning av rötat slam härrörande från bi-p behandlas med tillsatser av magnesiumklrid ch magnesiumhydrxid i en särskild kristallisatinsreaktr där struvitkristaller bildas. CRYSTALACTOR Rejektvatten efter avvattning av rötat slam härrörande från bi-p i en fluidiserad bädd där kristallisatin sker, på t.ex. sandkrn sm tillsätts, av kalciumfsfat (eller struvit). PROPHOS En prcess i satsvist utförande. En vätska med hög fsfatkncentratin behandlas i en adsrptinsreaktr där fsfat adsrberas på kalciumsilikat-hydrat (sm tillsätts reaktrn) RECYPHOS En tank med fasta adsrptinsmduler sm utgående vatten från små reningsverk får rinna genm. Mdulerna byts ut med några månaders mellanrum. BIOPTECH En tank med fasta adsrptinsmduler för enskilda avlpp (någn eller några få fastigheter). Mdulerna byts ut med ett par års mellanrum. Tekniken kräver att avlppsvattnet är avslammat ch bilgiskt behandlat före adsrptinstanken. PHOSIEDI Utvinning av fsfrsyra genm jnbytesteknik ch elektrdialys. Prcessen återvinner fsfrsyra för framställning av gödningsämnen eller sm råvara för industriella ändamål. 10(40)

3.1.2 Fsfr i rötat slam, utan utlakning Påminner mycket m 3.1.1, men i detta fall behandlas hela blandningen av fast material ch separerad vätska. BERLIN/AIRPREX FIXPHOS Magnesiumklrid dseras till rötat slam från en bi-p prcess sm leds in i en speciell struvitfällningstank, där kldixid drivs av med hjälp av luft. Struvitsand tas ut från btten av reaktrn ch tvättas. Kalcium-silikat-hydrat tillsätts sm adsrbent i rötkammaren. Fsfr faller ut sm kalciumfsfat. 3.1.3 Fsfr i rötat slam/bimassa, med utlakning SEABORNE En serie kemiska prcessteg där fsfr ch tungmetaller lakas ut för att sedan separeras från varandra, varpå slutligen fsfrn fälls ut sm struvit. Prcesstegen är: först utlakning med tillstats svavelsyra ch väteperxid, sedan separeras vätska ch fast material i en centrifug, varpå tungmetaller fälls ut från vätskan med hjälp av natriumsulfid. Slutligen sker struvitutfällning genm tillsats av magnesiumhydrxid ch natriumhydrxid. 3.1.4 Fsfr i slamaska, med utlakning Advanced SEPHOS PASCH De kemiska prcesstegen är: först utlakning av fsfr ch tungmetaller med svavelsyra, sedan ph-justering med natriumhydrxid så att aluminiumfsfat falller ut medan det mesta av tungmetallerna är kvar i lösning. Efter avvattning höjs ph i den fasta fasen så att aluminiumfsfaten löses upp medan kvarvarande tungmetaller stannar kvar i den fasta fasen. Efter en andra avvattning fälls fsfr ut ur vätskefasen sm kalciumfsfat genm tillsats av kalk. Fsfr ch tungmetaller lakas ut ur askan med hjälp av saltsyra. Efter separatin vätska/fast fas tillsätts Alamine 336 ch tri-butyl-fsfat till vätskan varvid tungmetaller faller ut. Efter en andra separatin dseras kalk till vätskan för att fälla ut kalciumfsfat (även struvitfällning är möjlig). BIOLEACHING Easy Mining En typ av speciella bakterier lakar ut fsfr ur askan. Eftersm tungmetaller lakas ut samtidigt används ckså en annan typ av speciella bakterier sm tar upp fsfr, men inte tungmetaller. Från dessa bakterier med högt fsfrinnehåll kan sedan fsfr utvinnas. En teknik att prducera ren ammniumfsfat från slamaska. Tekniken innehåller flera steg med utlakning ch separatin. 11(40)

3.1.5 Fsfr i slamaska, termisk behandling ASH DEC MEPHREC Utgångsmaterialet i prcessen är mnförbränt slam med minst 5 % fsfrinnehåll från avlppsreningsverk. I ett första steg blandas askan med kalcium-, kalium- eller magnesiumklrid. Någn typ av filler kan ckså tillsättas för att påverka slutprduktens egenskaper. Materialet pelleteras ch hettas upp till ca 1000 C varvid tungmetallklrider avgår i gasfrm. Slutprdukten blir fsfrhaltiga pellets. Utgångsmaterialet är trkat slam sm blandas med slaggbildande material ch kks. Blandningen briketteras ch förbränns vid ca 2000 C. Fsfrn blir kvar i slaggen, medan tungmetallerna övergår i gas- eller vätskefas ch kan avskiljas. 3.2 Överväganden Genmgången i föregående avsnitt är sm tidigare nämnts inte heltäckande. Det pågår ett intensivt arbete världen över sm syftar till att hitta nya lösningar eller förbättra redan existerande lösningar på prblemet att återvinna fsfr. Detta bekräftas inte minst av antalet träffar på relativt nyligen publicerade arbeten i Chemical Abstracts. Därför är det rimligt att tr att det kmmer dyka upp nya eller förbättrade tekniker inm några år (redan idag finns ett antal nya prjekt- /prcessnamn). En annan indikatr på ämnesmrådets kmplexitet är att ett treårigt EU-prjekt med målet att utvärdera ch demnstrera nya ch redan tillgängliga tekniker för fsfråterföring startades under hösten 2012. Prjektet har en budget på ca 40 MSEK. Ämnesmrådets kmplexitet ch nuvarande föränderlighet till trts finns ändå idag några tekniker sm visat sig fungera i full/str skala, ch sm studeras vidare i nästa avsnitt: OSTARA CRYSTALACTOR PHOSNIX BERLIN/AIRPREX SEABORNE ASH DEC De tre första teknikerna är snarlika, ch eftersm OSTARA är den teknik sm fått mest spridning av dem väljs den sm referensteknik bland de tre. Kvartetten OSTARA, BERLIN/AIRPREX, SEABORNE ch ASH DEC representerar lika tekniker, men ckså lika utgångsmaterial. En av teknikerna i avsnittet van, EKOBALANS, sm inte är med i punktlistan van har särskilt svenskt intresse genm att det är ett svenskt företag. EKOBALANS har en piltanläggning på Öresundsverket i Helsingbrg sm prducerar struvit från rejektvatten. Knceptet innehåller ckså en prcessdel där ammniakstripping av rejektvattnet sker, varefter ammniumsulfat framställs genm behandling med svavelsyra. Slutligen blandas struviten med ammniumsulfaten ch granuleras till en gödselprdukt. I nuläget pågår knstruktin av denna prcessdel (sm helt baseras på känd teknik). Enligt uppgifter från företaget ska de lika prcessdelarna ses var 12(40)

för sig. För att få lönsamhet kan det vara så att det bästa är att tillverka struviten på ett ställe ch ammniumsulfaten på ett annat. (Thelin, 2013). EASYMINING, sm inte heller är med i punktlistan, är ett kncept sm till sina delar har prvats ut i labratrie-/piltskala. Enligt EasyMining Sweden AB är den mängd aska sm krävs för en lönsam anläggning i strleksrdningen 10 000 20 000 tn/år. Ur prcessen kmmer ammniumfsfat av teknisk kvalitet, fällningskemikalier (järn- ch aluminiumklrid) sm kan återföras till reningsverken för fsfrfällning, samt gips. De tungmetaller sm löses ut ur askan separeras för depnering ch hamnar inte i gödselprdukten. (Enfält, 2013). PASCH, sm inte heller är med i punktlistan van, kan vara intressant därför att uppskattningar på basis av lyckade resultat i labratrie-/piltskala pekar på att den specifika kstnaden för fsfråtervinning, inkluderande både kapital- ch driftkstnader, skulle kunna vara ca 45 SEK/kg fsfr. På liknande sätt har den specifika kstnaden för fsfråtervinning för FIXPHOS beräknats kunna vara så låg sm 20 SEK/kg fsfr. (Everding ch Pinnekamp, 2011). Värt att påpeka i detta sammanhang är att de utlakande teknikerna, sm PASCH är ett exempel på, ch de termiska teknikerna kan kmma åt större andel av fsfrn än de icke utlakande teknikerna (sm FIXPHOS är ett exempel på). För svenskt vidkmmande är även BIOPTECH intressant genm att det är ett svenskt företag ch att tekniken riktar sig till enskilda avlpp (Sverige är relativt glesbeflkat ch har därmed ganska många enskilda avlpp). Tekniken, sm främst har betraktats sm en fsfravskiljningsmetd, grundar sig på ett naturligt kalcium- ch kiselhaltigt material sm har förmåga att adsrbera fsfr. Materialet är förpackat i säck sm sänks ned i en tank sm avslammat ch bilgiskt behandlat avlppsvatten får passera. Där tillståndsmyndigheterna ställer krav på 90 prcents fsfravskiljning eller mer (ttalt över avslamning, bilgisk rening ch fsfrfilter) behöver materialet nrmalt bytas ut efter ca två år. Det mättade materialet kan då användas sm ett fsfrgödselmedel. Tekniken kan återvinna mer än 90 prcent av den fsfr sm inte avskiljs i slamavskiljningen eller den bilgiska reningen rimligtvis ca 50-75 prcent av inkmmande fsfrmängd. Då det rör sig m småskalig teknik blir det specifika fsfråtervinningspriset förhållandevis högt. Några generella mständigheter att hålla i minnet vid kstnadsjämförelser mellan lika tekniker är att fsfrkncentratin i utgångsmaterial, anläggningsstrlek, hur mycket av befintlig anläggning sm behöver byggas m, lika typer av alternativkstnader, hur man ser på värdet av t.ex. extra kväveavskiljning ch m det finns tillgång till billig värmeenergi alla har str betydelse. Förutm att viss mbyggnatin av en anläggning kan krävas för att den ska passa ihp med en viss fsfråtervinningsteknik, uppstår det ckså nya avfallsströmmar, eller förändrade egenskaper hs avfallsströmmarna, sm måste hanteras. För teknikerna under 3.1.1 ch 3.1.2 uppstår ingen ny avfallsström, men slammet sm blir kvar innehåller relativt lite fsfr ch får en försämrad kadmium/fsfrkvt. För de kemiskt utlakande teknikerna uppstår minst ett tungmetallhaltigt slam samt en rganisk avfallsström. För de termiska teknikerna uppstår ett tungmetallhaltigt slam. 13(40)

4 Studerade tekniker 4.1 OSTARA Prcess OSTARA-prcessen framställer en struvitprdukt genm att behandla rejektvatten från avvattning av rötat slam vid avlppsreningsverk med bilgisk fsfravskiljning, bi-p slam, i en kristalliseringsreaktr (PEARL ). Magnesiumklrid ch natriumhydrxid dseras till rejektvattnet i inlppet till kristalliseringsreaktrn. Reaktrn, sm har en uppåtgående vätskeström, är cirkulär ch har en mindre diameter nedtill än upptill. När kristallerna är tillräckligt stra sjunker de ch tas ut vid btten. Utgående vatten lämnar reaktrn i tppen ch leds tillbaka till inkmmande vatten till reninsverket. Från tppen tas ckså ett recirkulatinsflöde, sm för med sig ymp-kristaller, tillbaka till kristallisatinsreaktrn. De färdiga kristallerna (Crystal Green ) avvattnas ch trkas innan de packas i säck. Slutprdukt Prdukten är pellets, 0,5-3,5 mm, ch har en sammansättning med 5 % N, 28 % P 2 O 5, 10 % Mg ch 0 % K. Den är ett långsamt verkande gödningsmedel (>8 månaders frigöring; bästa marknad uppges därför vara för parker, glfbanr m.m.). Inga uppgifter m förreningsinnehåll har presenterats. Skala/teknikmgnad I nuläget finns fyra anläggningar i full skala i USA ch Kanada. I Nrdamerika är ckså fem anläggningar under uppbyggnad. I Eurpa (Lndn) är en anläggning under uppbyggnad. I Sverige testas tekniken i piltskala i Västra strandens avlppsreningsverk i Halmstad. Energianvändning Eftersm prdukten trkas går det åt energi för det sm inte skulle gå åt m slammet i rdinarie drift inte trkas. Viss inbesparing på energikntt uppstår eftersm metden innebär att mindre kväve behöver nitrifieras i reningsverket. Kemikalieanvändning Kemikalieanvändningen vid reningsverket ökar eftersm magnesiumklrid ch natriumhydrxid tillsätts, ch dessa ersätter inte några kemikalier vid reningsverket eftersm bi-p drift förutsätts. Däremt underlättar metden bi-p driften genm att det blir mindre mängd fsfr att avskilja i huvudströmmen. Avfall Avfallsmängden vid reningsverket bedöms inte ändras på grund av metden. Däremt minskar fsfrhalten i överskttsslammet från avlppsreningsverket, vilket leder till att den relativa förreningshalten ökar (relativt fsfr). Ptential för återföring Ungefär 20-35 % av fsfrn i inkmmande vatten till reningsverket kan återvinnas med denna metd. Samtidigt återvinns ckså ca 2-5 % av ammniumkvävet i inkmmande vatten (utöver den kvävemängd sm naturligen hamnar i övrigt bislam). 14(40)

Kstnader I en finsk rapprt (Nieminen, 2010) anges kapitalkstnaden till 2-4 M för en anläggning sm prducerar 500 kg struvit per dygn (ca 61 kg fsfr per dygn). Med en avskrivningstid på 15 år ch 5 % ränta blir annuitetsfaktrn 0,096. Om kapitalkstnaden är 20 MSEK blir årskstnaden för denna 1,92 MSEK, varvid kilpriset för fsfrn blir 86 SEK. 4.2 BERLIN/AIRPREX Prcess Rötat bi-p slam leds till en särskild struvitreaktr där magnesiumklrid dseras ch där kldixid drivs av med hjälp av luftning, varvid ph stiger så pass mycket att dsering av alkali inte behövs. Reaktrn är cirkulär med en inre ring, innanför vilken luftning sker. Utanför den inre ringen är det lugnszn så att sedimentering kan ske. Inkmmande slam leds till centrum av reaktrn. Luftbubblrna för slammet uppåt i reaktrn, ch när slammet når ytskiktet i reaktrn leds det autmatiskt mt periferin, där utgående slam lämnar reaktrn. I den yttre ringen sedimenterar struvitpartiklarna tillsammans med en del av slammet. När struvitpartiklarna ch kvarvarande slam når den trattfrmiga bttenznen lyft slammet igen av luftbubblrna, medan struvitpartiklarna sjunker ch tas ut vid trattens lågpunkt. Resultatet blir en struvitsand, vilken behandlas i en sandtvätt. Tvättvattnet leds till reningsverkets inlpp. Slutprdukt Prdukten är en struvitsand sm marknadsförs under namnet Berliner Pflanze ch har en sammansättning med 5 % N, 23 % P 2 O 5 ch 12 % MgO. Prdukten kan ckså säljas till gödseltillverkning där den då blandas med andra kmpnenter. Inga uppgifter m förreningsinnehåll har presenterats. Skala/teknikmgnad I nuläget finns en anläggning i full skala i Berlin, vid reningsverket Wassmannsdrf. Energianvändning Prcessen kräver inte så mycket energi, varför en viss inbesparing på energikntt brde kunna uppstå eftersm metden innebär att mindre kväve behöver nitrifieras i reningsverket. Kemikalieanvändning Kemikalieanvändningen vid reningsverket ökar eftersm magnesiumklrid måste tillsättas, medan den inte ersätter några kemikalier vid reningsverket eftersm bi-p drift förutsätts. Däremt underlättar metden bi-p driften genm att det blir mindre mängd fsfr att avskilja i huvudströmmen. Avfall Avfallsmängden vid reningsverket bedöms inte ändras på grund av metden. Fsfrhalten i överskttsslammet från avlppsreningsverket minskar, vilket leder till att den relativa förreningshalten ökar (relativt fsfr). Ptential för återföring Vi bedömer att metden brde uppnå samma återvinningsgrad sm OSTARA, dvs. att 20-35 % av fsfrn i inkmmande vatten till reningsverket kan återvinnas med denna metd. Samtidigt återvinns ckså ca 2-5 % av ammniumkvävet i inkmmande vatten (utöver den kvävemängd sm naturligen hamnar i övrigt bislam). 15(40)

Kstnader Nieminen, 2010, anger kapitalkstnaden för anläggningen i Berlin till 2,5 M. Anläggningen uppges prducera 2 500 kg struvit per dygn (ca 250 kg fsfr per dygn). Med en avskrivningstid på 15 år ch 5 % ränta blir annuitetsfaktrn 0,096. Om kapitalkstnaden är 25 MSEK blir då årskstnaden för denna 2,4 MSEK, varvid kilpriset för fsfrn blir 26 SEK. 4.3 SEABORNE Prcess Seabrne är serie kemiska prcessteg för slam där fsfr ch tungmetaller lakas ut för att sedan separeras från varandra, varpå slutligen fsfrn fälls ut sm struvit. Prcessen byggdes i full skala vid reningsverket Gifthrn i Tyskland under 2003 ch 2004. Därefter har lika mdifieringar prvats ch rapprterats. Nedan ges en beskrivning av huvudstegen. Första steget är utlakning med tillstats av svavelsyra ch väteperxid. Efter separatin i centrifug finns en vätskefas med fsfr ch tungmetaller, ch en avfallsström med rganiskt innehåll. I det andra steget fälls tungmetaller ut från vätskan med hjälp av natriumsulfid. Efter separatin finns ett slam med tungmetaller ch en vätska med fsfr. I tredje steget sker struvitutfällning genm tillsats av magnesiumhydrxid ch natriumhydrxid. Slutprdukt Prdukten är ett amrft struvitslam med en trrsubstanshalt på 50 %, ch har sålts sm gödselmedel (Nieminen, 2010). Inga uppgifter m förreningsinnehåll har presenterats. Skala/teknikmgnad I nuläget drivs inte anläggingen vid Gifthrn (trligen för att prdukten i nuläget är för dyr). Energianvändning Energianvändningen vid reningsverket brde förbli ungefär förändrad. Kemikalieanvändning Kemikalieanvändningen vid reningsverket ökar. Avfall Antalet avfallstyper vid reningsverket ökar till följd av att det uppstår ett farligt avfall (tungmetallslam) ch ett rganiskt slam med lågt ph. Det rganiska slammet har både lägre fsfrhalt ch lägre metallhalt än vad det skulle ha haft m den aktuella tekniken inte hade införts. Hanteringen av avfallet förändras. Ptential för återföring Vid det sm bedömdes sm eknmisk kemikaliedsering kunde uppnås ungefär 50 % återvinning av den fsfr sm kmmer till anläggningen (Nieminen, 2010), men mer brde vara möjligt med ökad kemikalieds. Kstnader Nieminen, 2010, anger den ttala fsfråtervinningskstnaden till ca 46 per kg fsfr (ca 450 SEK/kg fsfr). Här ingår dck kstnader för rötkammare ch byggnader. Kemikaliekstnaden std för mer än hälften av ttalkstnaden. 16(40)

4.4 ASH DEC Prcess Prcessen började utvecklas i Österrike 2002 ch en str piltanläggning med en kapacitet av 7-10 tn aska per dygn uppfördes 2008, varifrån erfarenheter har hämtats. Utgångsmaterialet i prcessen är aska från mnförbränt slam med minst 5 % fsfrinnehåll från avlppsreningsverk. I ett första steg blandas askan med kalcium-, kalium- eller magnesiumklrid. Någn typ av filler kan ckså tillsättas för att påverka slutprduktens egenskaper. Materialet pelleteras ch hettas upp i två steg först till ca 300 C ch sedan till ca 1 000 C varvid tungmetallklrider avgår i gasfrm. Gasen renas i t.ex. en vattenskrubber ch ger upphv till ett tungmetallhaltigt avfall. Slutprdukten blir fsfrhaltiga pellets. Tungmetallavskiljningen uppgår till 99 % för Cd, Hg ch Pb, till 90 % för Cu ch Zn ch till 50 % för Sn ch Mb. Ni, Cr ch As rapprteras bara ha avskilts i betydlig grad. Återvinningen ch recirkulatinen in i prcessen igen av klrider uppgår till 75 % (Nieminen, 2010). Slutprdukt Prdukten är pellets, 2-5 mm, ch innehåller mer än 10 % P 2 O 5 (dvs. > 4,4 % fsfr). Prdukten marknadsförs under namnet PhsKraft, ch är gdkänd sm gödselmedel i Österrike ch Tyskland. Praktiskt taget all fsfr stannar kvar i askan, medan metallinnehållet minskar (lika för lika metaller se under Prcess ). Det finns uppgifter m förreningsinnehållet i slutprdukten, men den berr på vilka material sm förbränns ch deras sammansättning. Skala/teknikmgnad I nuläget finns ingen anläggning i full skala. Designkapaciteten uppges vara 4 t/h (d v s ca 30 000 t/år), vilket är en mycket str skala. Den piltanläggning sm har använts får dck anses sm str. Energianvändning Energiåtgången har uppskattats till 600-800 kwh/t (Adam, 2009). Kemikalieanvändning Kemikalieanvändningen ökar. Tekniken kräver tillsats av en klridkälla, t.ex. kalciumklrid. Dessutm åtgår kemikalier vid rening av kväve i rökgaserna. Avfall Avfallsmängden minskar, eftersm praktiskt taget all aska från mnförbränningen ingår i slutprdukten, men nya avfallstyper tillkmmer. Tekniken ger dels upphv till ett tungmetallhaltigt avfall, dels avfall från delar av rökgasreningen. Ptential för återföring Eftersm metden endast avlägsnar renheter ur fsfrkällan blir återvinningsptentialen nära ng 100 % av mängden inkmmande fsfr till avlppsreningsverket. Kstnader Den ttala kapitalkstnaden beräknas till 15-18 M för en anläggning med en kapacitet av 30 000 t/år, dvs. ca 1 300 tn fsfr per år vid 4,4 % fsfr, (Nieminen, 2010). Vid en ttal investeringskstnad m 150 MSEK blir, med avskrivningstid ch ränta sm tidigare, årskstnaden för denna 14,4 MSEK, varvid kilpriset för fsfrn blir 11 SEK (för investeringen). 17(40)

Om energiåtgången är 700 kwh/t blir den specifika energiåtgången ca 700/44 = 16 kwh/kg fsfr, dvs. ca 30 SEK/kg fsfr vid ett par krnr per kilwattimme. 5 Andra utgångsmaterial Utgångsmaterialet i de tekniker sm har beskrivits van är i huvudsak avlppsslam, avlppsvatten (från tätrter ch viss livsmedelsindustri) ch aska. Det är dck trligt att några av dessa tekniker även kan användas för att återvinna fsfr i andra avlppsfraktiner, t.ex. urin, ch lika typer av avfall. Av de övriga utgångsmaterialen sm nämndes i inledningen av rapprten; slakteri- ch matavfall, slam från pappers- ch massaindustrin, gruvrester, sediment ch vattenlevande rganismer, har vi bara hittat uppgifter m fsfrutvinning ur ett avfallsslag: gruvrester i frm av apatit från brytning av svensk järnmalm. Här handlar det dck egentligen inte m att utveckla ny teknik, utan snarare att återta en sedan gammal känd mineralteknik. För övriga bilgiska utgångsmaterial diskuteras teknik för återvinning av kncentrerade fsfrprdukter, men i de flesta fall handlar det m att använda materialen mer eller mindre direkt sm rganiska gödselmedel för i första hand åkermark. Inm ramen för Naturvårdsverkets regeringsuppdrag har Jönssn, Nrdberg, Vinnerås, 2012 utrett möjligheterna att återföra fsfr i källsrterade fraktiner av urin, fekalier, klsettavlppsvatten, matavfall, rötat samhälls- ch lantbruksavfall. Denna utredning har mål ch syfte liknar målet ch syftet med vår utredning. För bedömning av återföringsptential, närings- ch förreningsinnehåll i urin, klsettavlppsvatten, matavfall m.m. hänvisas dit. 5.1 Gruvrester Järnmalmsfyndigheterna i Nrrbtten innehåller stra mängder fsfat i frm av apatit. Apatit är det allmännaste fsfrmineralet i naturen. Det förekmmer i nästan alla bergarter. Det finns flera srters apatitmineral med summafrmeln Ca 5 [X (PO 4 ) 3 ], där X kan vara F, OH eller Cl. Där inget annat anges har infrmatinen nedan hämtats från Jan-Ivan Jhanssn, Avdelningschef Tillväxtprjekt på LKAB ch Erik Westin från Naturvårdsverket. Enligt LKAB innehåller det avfall sm årligen uppstår i gruvrna i Kiruna ch Malmberget i strleksrdningen ti gånger Sveriges årliga behv av fsfr för gödningsändamål. LKAB har tidigare prducerat fsfrråvara, s.k. apatitkncentrat, i Kiruna mellan åren 1981 ch 1988. Årsprduktinen var ca 100 000 tn/år. Apatitkncentratet vidareförädlades till fsfrsyra vid dåvarande Nrsk Hydr. Även Grängesberg prducerade apatitkncentrat i Köping ungefär vid samma tid. Prduktinen var ungefär 20 000 tn fsfr i ca 150 000 tn apatit. (Perssn, 2013). Malmen innehåller i strleksrdningen 2 3 prcent apatit. Apatiten behandlas idag sm en förrening. Höga halter av klr ch arsenik, framförallt i kncentraten från Malmberget, försvårade avsättningen av apatitkncentratet. Halten kadmium i apatitkncentratet från Kiruna är mycket låg, ca 0,011 mg/kg. Låga världsmarknadspriser på fsfr i kmbinatin med varierande, ch ibland för låga halt i malmen, ledde till att prduktinen lades ner. Idag finns ingenting kvar av den anläggning för apatitkncentratframställning sm användes. I apatiten i Kiruna ch Malmberget finns ckså ett helt spektrum av sällsynta jrdartsmetaller sm på senare år rönt allt större efterfrågan, då de är viktiga kmpnenter ch förutsättningar för framväxten av mdern energiteknik. Mineraltillgångarna är glbalt sett små ch jämnt för- 18(40)

delade ch huvuddelen av utvinningen ch kmmersialiseringen sker idag i Kina, medan det i Eurpa är mycket nt m fyndigheter. LKAB undersöker ch med hjälp av Luleå Tekniska Universitet möjligheterna att återstarta apatitutvinningen, eftersm världsmarknadspriset på fsfr stigit samtidigt sm intresset för de sällsynta jrdartsmetallerna är strt ch växande. Man söker i första hand ett upplägg där LKAB från Kiruna skulle kunna få fram i strleksrdningen 400 000 tn apatitkncentrat per år genm att ta tillvara kntinuerligt fallande avfall ch apatit ur befintliga sandmagasin. Tanken är nu, liksm tidigare, att man av apatitkncentratet ska framställa fsfrsyra ch/eller mineralgödsel ch samtidigt nyttiggöra de sällsynta jrdartsmetallerna. Framställning av fsfrsyra, sm sker genm upplösning i stark syra, ch av gödselmedel är tänkt att utföras av andra aktörer. Någn rening av apatitkncentratet från miljögifter sm kadmium ch arsenik samt uran (U) ch thrium (Th), sm är radiaktiva ämnen, är inte tänkt att ingå i LKAB:s teknik. Det finns många svårigheter ch hinder att överbrygga innan en sådan verksamhet kan bli verklighet, bland annat behöver förreningarna i apatitkncentratet kunna hanteras. Eknmiskt sett bedömer LKAB att fsfrn är betydligt mer värd än de sällsynta jrdartsmetallerna, men kalkylen kan behöva ha båda resurserna sm pluspster för att ha förutsättningar att gå ihp. LKAB räknar ckså med att nödvändiga investeringar för apatitutvinningen uppgår till flera miljarder krnr per utvinningsrt. Fsfrhalten sjunker ckså i det sm utvinns framöver i Kiruna, vilket försämrar kalkylen. Detta är ckså ett av skälen till att apatitutvinningen prjekteras utifrån en kmbinatin av fallande avfall ch utvinning ur befintliga sandmagasin. Det är möjligt att LKAB fattar någn typ av beslut m frtsättningen för detta utvecklingsprjekt under 2013. Några histriska data på det färdiga apatitkncentratets kemiska sammansättning lämnas nedan. Tabell 1. Halter av lika element i apatitkncentrat. Element Kiruna Malmberget Makrelement P % 15,5 16,5 CaO % 49 51 MgO % 0,95 1,1 Fe % 0,7 0,7 S % 0,08 0,2 F % 2,8 2,9 Cl % 0,05 0,5 Mikrelement As % 0,006 0,045 Cd ppm N analyse, lw <1 Th ppm <27 U ppm <16 TiO 2 % 0,05 0,05 MnO % 0,12 0,03 Efter utvinning av apatitkncentrat depneras återstden av materialet. 19(40)

5.2 Vattenlevande rganismer ch sediment I den litteratursökning sm gjrdes i frskningsdatabaser blev det inga träffar på fsfråtervinning i kategrierna vattenlevande rganismer, sediment ch slam från pappers- ch massaindustrin. Inte heller har våra sökningar på öppna sökmtrer på Internet samt frskningsinstituts, teknikföretags ch branschrganisatiners med fleras hemsidr hittat uppgifter m utveckling av teknik för återvinning av fsfr i dessa material. Halten fsfr i sjö- ch havssediment är mycket låg, i strleksrdningen 0,05 0,2 prcent av TS-halt (SLU, 2013, Karlssn et al, 2010). Detta kan jämföras med fsfrhalten i ett svenskt genmsnittsslam sm är ca 2,8 prcent av TS (SCB, 2012-1). I de flesta fall är fsfrkncentratinen i xiderade ytsediment högre än i reducerade (syrefria) ytsediment. Det finns spradiska uppgifter m fsfrhalt i mikralger, bladvass ch musslr i litteraturen. I många fall anger man inte m det gäller trrvikt eller färskvikt. De uppgifter sm vi har hittat m fsfrhalt ch där det klart anges att det är trrsubstanshalt sm siffrrna gäller är mikralger : 0,5 1 % av TS (Schultz-Zehden, Matczak, 2012), bladvass: 0,14 % av TS (Risén, Gregeby, Tatarchenk, Blidberg, Malmström, Welander, Gröndahl, 2013) ch musslr: 0,16 % av TS (Spångberg, Tidåker, Jönssn, 2013). Nyttan av dessa material för att mildra effekter av eutrfiering ch användning direkt sm rganiskt gödselmedel diskuteras, däremt inte den typ av teknik för fsfråtervinning sm ingår i vår utredning. Ett försök i kategrin Sediment ch rganismer, WAB-prjektet, har påträffats i andra efterfrskningar. Under 2009-2012 har ett EU-finansierat prjekt pågått i Trellebrg i samarbete med staden Spt i Plen (Tjernström, E 2013 muntligt). Målet med prjektet har varit att minska övergödningen i Östersjön ch samtidigt nyttiggöra de stra mängder alger sm övergödningen rsakar, främst sm bigas. Algerna har trrötats; en prcess sm går ut på att alger lakas med vatten, ungefär sm en tepåse. Lakvätskan leds därefter in i en rötkammare. Under utlakningen minskar bimassan i den fasta algfraktinen med cirka hälften. Den största andelen (95 %) av fsfrinnehållet i algerna stannar kvar i algresten. Fsfrhalten i algresten är mycket låg, cirka 0,28 kg P/tn TS. Enligt Siverssn, 2012 blir det beräknade fsfrpriset i algresten cirka 40 kr/kg fsfr. Cirka 50 % av kadmiuminnehållet lakas ut ur algerna ch kan fällas ut från lakvattnet. Det kvarvarande kadmiuminnehållet i algfraktinen är cirka 0,4 mg/kg. Kadmiuminnehållet i algfraktinen i kmbinatin med den låga fsfrhalten gör dck att denna metd bedöms av Siverssn, 2012 sm mindre intressant sm fsfråterföringsmetd. Genm kntakter med SLU ch KTH ch stickprv ur SLU:s databank för sediment har vi fått lite infrmatin m fsfr i planktiska ch trådfrmade alger, vass, musslr ch sjö- /havssediment. 6 Slutprdukternas användbarhet sm gödsel 6.1 Syftet med fsfrgödsling Fsfr utgör tillsammans med kväve ch kalium markrnäringsämnen för växter, dvs. för växternas tillväxt krävs relativt mycket av dessa grundämnen jämfört med andra mineralnäringsämnen. Generellt i svenskt jrd- ch skgsbruk är kväve det mest begränsande näringsämnet varför kvävegödsling ger störst effekt på tillväxt ch avkastning. Förrådet av fsfr i marken är generellt gtt, men en str del av fsfrn är inte direkt tillgänglig för växter ch frigörelsen av fsfr är vanligtvis långsam. Under markanvändning där mycket fsfr förs brt från marken exempelvis i frm av mat eller fder i jrdbruket, uttag av grenar ch tppar (grt) till bibränsle i skgs- 20(40)

bruket, eller i intensiva markanvändningar såsm glfbanr, utarmas markens förråd av mer lättillgängligt fsfr, vilket då behöver fyllas på. En del marker, exempelvis mulljrdar ch trvmarker, är naturligt fsfrfattiga ch där kan man vilja öka förrådet av fsfr i marken. Slutligen kan akuta brister på fritt fsfr uppstå, exempelvis i början av en dlingssäsng, sm man vill snabbt vill häva. 6.2 Växttillgänglighet I marken förekmmer fsfr bundet i rganiska föreningar, levande rganismer, mer eller mindre svårlösliga mineral, adsrberat till markpartiklar ch fritt i marklösningen. Då fsfr lätt binds in förekmmer endast lite fsfr i marklösningen. Växter med välutvecklat rtsystem kan påverka tillgängligheten av fsfrn i marken genm att frigöra rganiska ämnen samt genm symbis med mikrrganismer (Linderhlm 2011). Växttillgängligheten av rganisk fsfr berr på hur svårnedbrytbart det rganiska materialet är. Mgen humus ch trv är svårnedbrytbart, varför fsfr bundet i dessa material är svårtillgängligt. Organisk fsfr är bundet i mineral uppbyggda av järn- eller aluminiumfsfater (sura jrdar) eller kalciumfsfater (alkaliska jrdar). Dessa mineral kan vara mer eller mindre svårvittrade. Mineralen kan fällas ut ur ch lösas upp i marklösningen berende markens kemiska ch fysiska förhållanden, samt berende på m fsfr brtförs från marklösningen till exempel vid upptag av växter ch andra markrganismer (Franssn 2013). Lättast åtkmligt är fsfr adsrberat till markpartiklar ch fritt i lösning. En mer detaljerad översikt av mlagring av fsfr i mark ch dess betydelse för växttillgängligheten har gjrts av Linderhlm, 2011. I ett labratrieförsök utfört av Waida ch Gäth, 2011 testades sextn gödningsmedel sm har framställts av slam eller djurrester. Kmmersiellt trippelsuperfsfat ch råfsfatgödsel användes sm jämförelse. De testade slamgödningsmedlen var av typerna kalciumfsfat, magnesiumfsfat, aluminiumfsfat ch struvit. Medlen hade framställts våtkemiskt, eller termkemiskt. Råvaran för de testade medlen var avlppsvatten, rejektvatten från slamavvattning, slamaska samt djurmjölsaska. Medlens växttillgänglighet testades kemiskt ch genm försöksdling av majs i kruka i sandjrd ch siltjrd. Struvitmedlen ch de termkemiskt framställda kalciumfsfatmedlen hade högst fsfrhalt. Fsfrlösligheten var högre hs struvitmedlen ch hs vissa av de våtkemiskt framställda kalciumfsfatmedlen, men låga hs de termkemiskt framställda kalciumfsfatmedlen. I tester utförda av Weinfurtner 2011 undersöktes hanterbarheten ch lösligheten hs samma gödningsmedel sm testades av Waida ch Gäth, 2011. Lösligheten befanns vara låg. Gödselverkan låg mellan trippelsuperfsfat ch råfsfatgödningsmedel. Generellt för de prdukter sm har valts ut i denna studie är att ammniumfsfat är lättlösligt (580 g/l) medan struvit ch kalciumfsfat är relativt lättvittrade, ch hydrxylapatit är relativt svårvittrat. Vid bedömning av prdukternas gödselverkan är det viktigt att beakta tillgängligheten vid bedömningen av hur de kan användas sm gödselmedel. 6.3 Användningsmråden sm gödselmedel 6.3.1 Jrdbruk I jrdbruket finns behvet att inte utarma markens förråd av relativt lättillgängliga fsfrkällr, eftersm dessa källr levererar fsfr kntinuerligt under en växtsäsng. Växttillgängligheten hs struvit ch kalciumfsfat är tillräckligt str för att dessa prdukter skulle kunna fungera för en sådan förrådsgödsling. Vid gödsling med mer lättillgänglig fsfr såsm ammniumfsfat 21(40)

binds fsfrn snabbt in, varför även ammniumfsfat fungerar sm förrådsgödselmedel. Hydrxylapatit är däremt relativt svårvittrat ch har fsfrgödslingseffekt på mycket längre sikt, varför det inte bedöms vara lämpligt sm gödselmedel inm jrdbruket. Vid etableringen av grdd- ch småplantr är rten är späd ch utvecklad. Småplantr är därför med berende av fri fsfr i marklösningen än äldre växter (Djdic 2013). Vid etablering kan därför en akut brist på fsfr uppstå, när plantrna ch mikrrganismerna snabbt gör slut på den fria fsfrn ch frigörelse av ny fsfr går för långsamt för att täcka behvet av fsfr. Vid sådana tillfällen behöver gödsling med lättlösliga fsfrgödselmedel ske. Till det fungerar ammniumfsfat där ammniumet ckså ger en extra skjuts åt växterna. Frigörelsen av fsfr från struvit, kalciumfsfat ch hydrxylapatit är dck för långsam för att dessa medel skulle kunna användas för att häva akut fsfrbrist. 6.3.2 Skgsbruk I naturlig skgsjrd cirkulerar fsfrn från marken till träden, där den mesta fsfrn finns i barr, blad ch kvistar, ch åter till marken vid lövfällning eller när barr tappas. Under speciella förhållanden kan fsfrbrist uppkmma. Det gäller främst på fsfrfattiga jrdar såsm trvjrdar, eller vid en kmbinatin av skgsgödsling med kväve ch uttag av grt för bibränsleändamål. Vid uttag av grt följer en str del av barren med, varför en str del av fsfrn kmmer brtförs från skgen ch hamnar i vedaska efter förbränning. I Finland finns skgsbrukssystem för återföring av fsfr i frm av aska till framför allt trvjrdar där man påvisat ökad avkastning. I Sverige har frskning visat att träd på fsfrfattiga marker har förmåga att svara på gödsling av svårvittrade fsfrkällr såsm härdad aska ch apatit (Hagerberg, 2003). Detta innebär att även svårvittrade prdukter sm hydrxylapatit skulle kunna användas för att underhållsgödsla skgsmarker. 6.4 Behv av frmulering för gödsling För att ratinellt sprida återvunnen fsfr, bör prdukterna ha en frm sm lämpar sig för spridning med mineralgödselspridare, dvs. förekmma i millimeterstra granuler (Albertssn 2013). Alternativt skulle prdukterna i djurskötsel kunna blandas ut i flytgödsel, men då krävs att prdukten är lättlöslig. Slutprdukterna i OSTARA- (Crystal Green) ch ASH DEC-prcesserna ger granuler av en strlek sm lämpar sig för spridning med gödselspridare, medan BER- LIN/AIRPREX ch SEABOURNE ger prdukter sm behöver frmuleras för att passa spridning. Ammniumfsfat är ett pulver sm även det behöver frmuleras för att kunna spridas med spridare, men dess lättlöslighet gör att den kan användas för utblandning i flytgödsel eller i dlingsmediet i växthus. Frmulering behöver i sig inte vara ett prblem. Det är nämligen sällan en mark enbart behöver fsfrgödslas, utan fsfrn behöver kmpletteras med kväve ch/eller kalium. Vid kmplettering med kalium eller kväve ch andra mikrnäringsämnen finns ett frmuleringsbehv, eftersm näringsämnena behöver blandas i granulerna. Om tillverkningsprcesserna för mineralgödsel kunde anpassas för återvunnen fsfr, så skulle dessa prdukter fungera sm råvara i vid mineralgödselprduktin. 22(40)

7 Påverkan på miljö, hälsa ch resurshushållning De beskrivna teknikerna ch hanteringen av de slutprdukter sm prduceras påverkar miljön ch människrs hälsa på lika sätt. Den hantering sm påverkar miljön mest är förbränning i de fall detta är aktuellt ch gödsling med slutprdukterna. Förbränning av avlppsslam, liksm av t.ex. rganiskt avfall från livsmedelskedjan, är klassat sm avfallsförbränning. Användningen av tekniker sm bygger på avfallsförbränning, sm Ash- Dec är ett exempel på, ger ökade utsläpp, framförallt till luft, men ckså (indirekt) till mark ch vatten. Samtliga tekniker påverkar resurshushållningen genm deras energianvändning ch kemikalieförbrukning. Återvinning genm utlakning av fsfr i rötat slam ch annan bimassa, sm representeras av Seabrne, ch återvinning av fsfr i aska, representerat av Ash-Dec, ger upphv till farligt avfall sm innehåller de metaller sm avskiljas i prcesen. Mark- ch vattenmiljön påverkas ckså av gödsling med utvunna fsfrprdukter ch hantering av rökgasreningsprdukter efter förbränning. 7.1 Påverkan på luftmiljö ch klimat Det sm främst påverkar luftmiljön ch klimatet vid återvinning av fsfr är transprter av utgångsmaterial, utvunna fsfrprdukter, kemiska prdukter ch eventuellt avfall, spridning av utvunna fsfrprdukter samt, när det gäller tekniker sm invlverar förbränning, utsläpp av rökgaser. Vid avfallsförbränning ch transprter släpps en rad förreningar ut till luft såsm kvävexider (NO X ), lustgas (N 2 O), kldixid (CO 2 ), svaveldixid (SO 2 ), klväten (CH) ch partiklar/stft. Svaveldixid, kvävedixid, stft ch partiklar (PM10, PM2,5) kan påverka människrs hälsa, främst genm irritatin av slemhinnr ch lungr. Kmbinatinen kvävexider, flyktiga rganiska klväteföreningar (VOC) ch sl kan ge upphv till marknära zn sm ckså kan irritera luftvägarna. Persner med astma är särskilt utsatta. (Scialstyrelsen, 2009). Stft/partiklar i utmhusluft är en bidragande rsak till hjärt-/kärlsjukdmar ch sjukdmar i luftvägarna. Cancerframkallande luftförreningar bildas vid förbränning ch utsläppen blir högre ju sämre förbränningseffektiviteten är. De största källrna för cancerframkallande luftförreningar är vedförbränning ch dieselburen vägtrafik ch arbetsmaskiner. Utsläpp av svaveldixid ch kvävexider bidrar till försurning, kvävexider även till övergödning. Utsläpp av kldixid ch lustgas bidrar till att förstärka växthuseffekten. (Naturvårdsverket, 2009). Utsläpp till luft vid förbränning berr på bränslets värmevärde ch sammansättning, anläggningens rökgasreningsteknik, behvet av stödbränsle ch förbränningstekniska faktrer såsm typ av panna, förbränningstemperatur ch luftöversktt. Trkat slam har ett relativt högt värmevärde, den rganiska delen av ett avlppsslam har ett värmevärde sm mtsvarar värmevärdet hs bibränslen 3. Trkat slam kan självantända under lagringen. I början av en förbränningssäsng måste förbränningen ändå startas med hjälp av en (lje)brännare. Under förbränningen behöver brännaren användas sm stöd för att hålla temperaturen på rökgaserna efter den sista tillförseln av förbränningsluft på minst föreskrivna 850 ºC (5 NFS 2002:28). 3 Svenskt slam har nrmalt ett effektivt värmevärde på i strleksrdningen 20 22 MJ/kg rganiskt TS mätt sm glödgningsförlust (Tideström, Seger ch Hultgren 2004). En tumregel är att material sm har ett kalrimetriskt värmevärde på 6 MJ/kg eller mer är brännbart (Naturvårdsverket, 2003). 23(40)