I det här kapitlet diskuteras potentialen för en hållbar återföring för stallgödsel, avloppsslam, humanurin i enskilda avlopp, behandlat livsmedelsavfall (mat- avfall, röt- och kompostester och slakteriavfall) och aska från skogssektorn på kort sikt.
Potentialen för återföring från gruvrester och sediment i Östersjön disku- teras också. Bedömningen utgår från gällande regelverk och inte från förslaget till nya författningskrav som presenteras i nästa kapitel. Kapitlet inleds med en sammanfattning av teknikläget för storskalig utvinning av fosfor ur organiska avlopps- och avfallsfraktioner. Resonemang om andra tekniker för utvinning och återföring, som till exempel från stallgödsel och urin, finns beskrivna 5.2 respektive 5.4 samt i underlagsrapporten System för återföring av fosfor i käll- sorterade fraktioner av urin, fekalier, matavfall och i liknande rötat samhälls- och lantbruksavfall av Jönsson, Nordberg, och Vinnerås (2013).
En fördjupad, samhällsekonomisk analys av potentialen för hållbar åter- föring har gjorts för slam, stallgödsel och humanurin i enskilda avlopp, se Potentialen för hållbar återföring av fosfor från stallgödsel, slam, och enskilda avlopp – En samhällsekonomisk bedömning av Karltorp, Kock, Scharin, Abascal Reyes och Haraldsson (2013).
Skälet till att dessa tre fosforkällor har valts ut är att de innehåller jäm- förelsevis stora mängder fosfor samtidigt som möjligheterna att öka den hållbara återföringen från dessa källor bedöms som relativt god, åtminstone i jämförelse med övriga fosforkällor. Kapitlet avslutas med en samlad bedöm- ning av potentialen för hållbar återföring med fokus på avlopps- och organiska avfallsfraktioner.
Bedömningarna av potentialen har försvårats av att både större och mindre kunskapsluckor finns inom flera områden. De större kunskapsluckorna rör bland annat marknads- och brukaraspekter. Tillgängligheten på data om kostnader för olika tekniker och om miljö- och hälsopåverkan av olika metoder för återföring och utvinning av fosfor har också varit begränsad.
5.1 Metoder för att återvinna fosfor ur
organiska material
Det finns olika tekniker för att återvinna fosfor ur organiska avfallsfraktioner. Det pågår ett arbete världen över som syftar till att hitta nya lösningar eller förbättra redan existerande lösningar på problemet att återvinna fosfor. Utvecklingsprojekt har identifierats i Europa (inklusive Sverige), Japan, Kina och Nordamerika. I avsnittet nedan redogör vi kortfattat för några av de mer eller mindre tillgängliga teknikerna som finns idag. Observera att flera av metoderna även kan användas för att utvinna fosfor ur olika organiska material även om slam tenderar att vara i fokus. Texten bygger på den under-
lagrapport som Naturvårdsverket beställt av Tyréns, se Carlsson m.fl. (2013) Behandlingsmetoder för hållbar återvinning av fosfor ur avlopp och avfall.
I box 2 listas några av de grupper av tekniker som finns mer eller mindre tillgängliga idag i olika delar av världen. Listan skulle kunna göras längre och ska inte ses som komplett. De tekniker och metoder som nämns är sådana som omtalas på flera ställen i artiklar och rapporter, och som har kunnat visa upp någon form av helhetslösning. Teknikerna i box 2 är indelade efter utgångsmaterial och huvudprincip.
Två exempel på metoder för fosforåtervinning är att utvinna fosfor genom struvitutfällning/kristallisation eller genom förbränning. Graden av utveckling varierar kraftigt mellan struvitutfällning/kristallisationsteknikerna. Det finns flera exempel på metoder med hög teknikmognad och som används vid avloppsreningsverk i bland annat Tyskland, USA och Kanada. Det finns till exempel fyra så kallade Ostara-anläggningar i full skala i USA och Kanada, som framställer en struvitprodukt genom att behandla rejektvatten från avvattning av rötat slam vid avloppsreningsverk med biologisk fosforavskilj- ning i en kristalliseringsreaktor. I Nordamerika är fem anläggningar under uppbyggnad, liksom en i London. I Sverige testas tekniken i pilotskala i Västra strandens avloppsreningsverk i Halmstad. I Tyskland finns en Berlin/Airprex- anläggning i full skala i drift. Ytterligare ett exempel på utvinning genom struvitutfällnings/ kristallisationsmetoder är svenska Ekobalans. Det här är dock ännu inte en kommersiellt tillgänglig teknik, men en pilotanläggning finns på Öresundsverket i Helsingborg. Där produceras struvit från rejektvatten. Vad gäller förbränningsbaserade metoder så påbörjades utvecklingen av Ash
dec-processen i Österrike 2002. En stor pilotanläggning med en kapacitet av
7–10 ton aska per dygn uppfördes 2008. Svenska Easy mining är ett annat exem- pel. Konceptet har till sina delar provats ut i laboratorie-/pilotskala. Se avsnitt 5.3 för mer om förbränningsmetoderna och struvitutfällning/kristallisation.
Användningen av dessa metoder är i allmänhet förhållandevis blygsam ännu även om några av dem finns kommersiellt tillgängliga utanför Sverige. I Carlsson m.fl. (2013) bedöms förutsättningar finnas för en ökad använd- ning. Skälen till det är bland annat att de återvunna produkterna generellt har låg kadmiumhalt i förhållande till fosforinnehållet. Vid återvinning ur kommunalt avloppsslam till exempel, är halterna i nivå med den renaste kom- mersiella mineralgödseln. Produkterna bedöms överlag ha bra gödselkvalitet och vara bäst lämpade för förrådsgödsling. Kostnaden per kilogram fosfor är dock högre än för kommersiella mineralgödselmedel. Det finns exempel som visar på att det är möjligt att återvinna fosfor till en inte alltför hög kostnad. Det ska dock tilläggas att det varit svårt att få fram uppgifter om kostnader och siffrorna i underlagsrapporten är osäkra. Kostnaderna för investering och vissa driftkostnader för de utvärderade teknikerna varierar mellan i storleks- ordningen 30 och 450 kr/kg fosfor. En ökad användning borde kunna pressa kostnaderna för återvinning ytterligare. Dessa kostnader kan jämföras med priset på mineralfosfor som varierar starkt beroende på tillgång och efterfrågan, kvalitet m.m. De senaste tio åren har priset varierat mellan 12 och 42 kr/kg fosfor (Carlsson m.fl. 2013).
Box 2. Tekniker för utvinning av fosfor ur organiska material a. löst fosfor i en vätska
De här metoderna innebär att fosforn utvinns ur vätska, såsom avloppsvatten, slamvatten efter rötning (slam från kommu-nalt avloppsreningsverk, mejeri, slakteri eller liknande) eller separerad urin. Det finns olika metoder:
• Kemisk fällning
o PHOSTRIP. Fosfatutlösning i en delström av returslammet i bio-P följt av separa- tion och utfällning av kalciumfosfat, slammet återförs till aktivslamsteget o PRISA. Struvitfällning på vätskan i överskottsslam från bio-P (slamvatten) eller
rejektvatten.
o Ekobalans. Struvitfällning på rejektvatten efter avvattning av slam från bio-P, samt även ammoniakstripping av rejektvattnet, varefter framställning av ammonium- sulfat sker genom behandling med svavelsyra. Struviten och ammoniumsulfaten blandas och granuleras till en gödselprodukt.
• Kristallisering
o OSTARA. Rejektvatten efter avvattning av rötat slam härrörande från bio-P behand- las med tillsatser av magnesiumklorid och natriumhydroxid i en särskild kristallisa- tionsreaktor där struvitkristaller bildas.
o PHOSNIX. Rejektvatten efter avvattning av rötat slam härrörande från bio-P behandlas med tillsatser av magnesiumklorid och magnesiumhydroxid i en särskild kristallisationsreaktor där struvitkristaller bildas.
o CRYSTALACTOR. Rejektvatten efter avvattning av rötat slam härrörande från bio-P i en fluidiserad bädd där kristallisation ske.
• Adsorption
o PROPHOS. Vätska med hög fosfatkoncentration behandlas i en adsorptionsreaktor där fosfat adsorberas på kalcium-silikat-hydrat (som tillsätts reaktorn).
o RECYPHOS. En tank med fasta adsorptionsmoduler som utgående vatten från små reningsverk får rinna genom. Modulerna byts ut med några månaders mellanrum. o BIOPTECH. En tank med fasta adsorptionsmoduler för enskilda avlopp (någon
eller några få fastigheter). Modulerna byts ut med ett par års mellanrum. Tekniken kräver att avloppsvattnet är avslammat och biologiskt behandlat före adsorptions- tanken.
• Jonbyte
o PHOSIEDI. Utvinning av fosforsyra genom jonbytesteknik och elektrodialys. Processen återvinner fosforsyra för framställning av gödningsämnen eller som råvara för industriella ändamål.