Comparative study of struvite quality produced in European Wastewater treatment plants
(2024) VVAM05 20241Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
- Abstract (Swedish)
- P fertilizers are made from phosphate rock, which is a finite resource. It was added to the EU list of critical raw materials in 2014. The phosphorus in P fertilizers could potentially be substituted by a substance called struvite, which can be recovered from sewage sludge. In 2019, the EU updated and included struvite into fertilizer regulation 1009/2019 which made distribution of struvite possible.
This thesis aims to: 1. assess the suitability of different types of struvite as a fertilizer in terms of heavy metal content and compare it to conventional fertilizers and sewage sludge, 2. estimate the market price of struvite based on nutritional content and compare it to realized market price of struvite today.
Although limited in sample... (More) - P fertilizers are made from phosphate rock, which is a finite resource. It was added to the EU list of critical raw materials in 2014. The phosphorus in P fertilizers could potentially be substituted by a substance called struvite, which can be recovered from sewage sludge. In 2019, the EU updated and included struvite into fertilizer regulation 1009/2019 which made distribution of struvite possible.
This thesis aims to: 1. assess the suitability of different types of struvite as a fertilizer in terms of heavy metal content and compare it to conventional fertilizers and sewage sludge, 2. estimate the market price of struvite based on nutritional content and compare it to realized market price of struvite today.
Although limited in sample size, the result of this study supports previous findings of struvite’s superior quality in terms of heavy metals. Heavy metal content in struvite is roughly only a hundredth fraction of that of sewage sludge and a tenth fraction of that of commercial P fertilizers.
Estimated market price of struvite based on nutritional content was determined to $280- 502/ton. Despite promising results, participating wastewater treatment plants reported selling prices of €50/ton and €90/ton – considerably lower than the estimation. The literature study also revealed polarizing results, as some wastewater treatment plants had to cease production of struvite due to it not being sellable, while one technology provider reports as high price as €1000/ton. However, the former seems to be the typical experience.
This is attributed to the limited knowledge of nutrient delivery of struvite, as well as the unconventional fertilizer properties of struvite which might initially deter consumers of fertilizers. The limited production quantities of struvite might also discourage fertilizer producers from utilizing struvite in their products. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Hållbart alternativ till traditionella gödselmedel utvunnet ur avloppsslam har svårt att locka köpare
Struvit är ett fosfor-rikt mineral som kan utvinnas ur avloppslam och som skulle kunna ersätta konventionella bergartsbaserade fosforgödselmedel. I denna studie jämfördes tungmetallsinnehållet i 12 olika struvitprover med varandra, mot konventionella gödselmedel och mot avloppsslam som används inom jordbruk för att se hur kvaliteten står sig mot konventionella gödselprodukter som idag används inom jordbruket.
Studiens resultat stödjer tidigare studiers fynd om struvits överlägsna kvalitet jämfört med jämförbara gödselalternativ med avseende på tungmetaller. Utöver detta uppskattades marknadspriset på det näringsmässiga innehållet av... (More) - Hållbart alternativ till traditionella gödselmedel utvunnet ur avloppsslam har svårt att locka köpare
Struvit är ett fosfor-rikt mineral som kan utvinnas ur avloppslam och som skulle kunna ersätta konventionella bergartsbaserade fosforgödselmedel. I denna studie jämfördes tungmetallsinnehållet i 12 olika struvitprover med varandra, mot konventionella gödselmedel och mot avloppsslam som används inom jordbruk för att se hur kvaliteten står sig mot konventionella gödselprodukter som idag används inom jordbruket.
Studiens resultat stödjer tidigare studiers fynd om struvits överlägsna kvalitet jämfört med jämförbara gödselalternativ med avseende på tungmetaller. Utöver detta uppskattades marknadspriset på det näringsmässiga innehållet av struvit till $280-502/ton. Trots mycket lovande resultat ligger det verkliga marknadspriset på struvit långt under det uppskattade runt €50-90/ton och flera avloppsreningsverk uppger att de har problem med att få produkten såld.
Fosfor är ett makronäringsämne för växter och tillförs till åkrar genom gödselmedel. Dessa gödselmedel tillverkas av en bergart som kallas fosforit. Som all berggrund är fosforit en ändlig resurs och lades 2014 till EUs lista över kritiska råvaror. Fosforn i gödselmedlen skulle potentiellt kunna ersättas av ett ämne som kallas struvit. Struvit är ett fosfor-rikt mineral som kan utvinnas ur avloppslam via en process som kallas utfällning, där ett salt tillsätts slammet varpå små struvit-kristaller bildas. Tidigare har distribuering och försäljning av struvit försvårats på grund av skillnader i nationell lagstiftning. År 2019 uppdaterade dock EU förordning 2019/1009 som reglerar gödselprodukter inom EU och inkluderade återvunnen struvit som godkänd gödselmedel. Då struvit är en ny produkt på gödselmedelsmarknaden råder det fortfarande tvivel kring lämpligheten av struvit som gödselprodukt hos intressenter inom jordbruk, bland annat kring dess kvalitet med avseende på tungmetallsinnehåll.
Kvaliteten på struvit behöver därmed kartläggas för att struvit ska kunna vinna acceptans inom jordbrukssektorn och ses som ett legitimt hållbart alternativ till de bergartsbaserade gödelmedlen. Resultatet från denna studie stödjer tidigare studiers fynd om struvits överlägsna kvalitet med avseende på tungmetaller. Tungmetallsinnehållet i struvit är ungefär en tiondel av den av kommersiella fosforgödselmedel och en hundradel av den hos avloppsslam.
Trots lovande resultat uppgav deltagande avloppsreningsverk försäljningspriser på €50/ton och €90/ton – betydligt lägre än det näringsmässiga uppskattade marknadsvärdet på $280- 502/ton. Litteraturstudien gav dock polariserande resultat, där vissa avloppsreningsverk visades vara tvungna att upphöra sin produktion av struvit på grund av att det inte var möjligt att sälja, medan en artikel uppgav att struviten från en specifik teknologileverantör hade så högt pris som €1000/ton. Dock verkar snarare den förra upplevelsen vara typisk.
Detta tros bero på den begränsade kunskapen kring struvits sätt att tillföra näring till växter, samt struvits okonventionella egenskaper som gödselmedel som kan verkar avskräckande för konsumenter av gödselmedel. Struvit är till skillnad från konventionella fosforgödselmedel ej vattenlösligt. Det finns studier som uppger att detta ej påverkar skörden, men fler studier behövs för att tydligt kartlägga egenskaperna hos struvit och övertyga konsumenter.
Den begränsade tillgången till struvit kan också avskräcka producenter av gödselmedel från att använda struvit i sina produkter. Sett till mängd har EU stor kapacitet för struvitproduktion, men jämfört med de mängder som gödselmedelproducenter hanterar kan detta snarare ses som begränsande. Därför kan det längre fram kanske krävas ytterligare lagstiftning för att struvit ska utnyttjas inom jordbruket och bidra till cirkularitet i fosfor- cykeln. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9177923
- author
- Lim, Julia LU
- supervisor
-
- Karin Jönsson LU
- Sofia Högstrand LU
- organization
- course
- VVAM05 20241
- year
- 2024
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Struvite, monoammonium phosphate, resource recovery, quality, wastewater treatment, heavy metal content, water and environmental engineering
- language
- English
- id
- 9177923
- date added to LUP
- 2024-11-15 15:05:23
- date last changed
- 2024-11-15 15:05:23
@misc{9177923,
abstract = {{P fertilizers are made from phosphate rock, which is a finite resource. It was added to the EU list of critical raw materials in 2014. The phosphorus in P fertilizers could potentially be substituted by a substance called struvite, which can be recovered from sewage sludge. In 2019, the EU updated and included struvite into fertilizer regulation 1009/2019 which made distribution of struvite possible.
This thesis aims to: 1. assess the suitability of different types of struvite as a fertilizer in terms of heavy metal content and compare it to conventional fertilizers and sewage sludge, 2. estimate the market price of struvite based on nutritional content and compare it to realized market price of struvite today.
Although limited in sample size, the result of this study supports previous findings of struvite’s superior quality in terms of heavy metals. Heavy metal content in struvite is roughly only a hundredth fraction of that of sewage sludge and a tenth fraction of that of commercial P fertilizers.
Estimated market price of struvite based on nutritional content was determined to $280- 502/ton. Despite promising results, participating wastewater treatment plants reported selling prices of €50/ton and €90/ton – considerably lower than the estimation. The literature study also revealed polarizing results, as some wastewater treatment plants had to cease production of struvite due to it not being sellable, while one technology provider reports as high price as €1000/ton. However, the former seems to be the typical experience.
This is attributed to the limited knowledge of nutrient delivery of struvite, as well as the unconventional fertilizer properties of struvite which might initially deter consumers of fertilizers. The limited production quantities of struvite might also discourage fertilizer producers from utilizing struvite in their products.}},
author = {{Lim, Julia}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Comparative study of struvite quality produced in European Wastewater treatment plants}},
year = {{2024}},
}