Fosforun arıtma çamuru külünden elektro-kimyasal yöntemle geri kazanımı

Nüfus tahminlerine göre 21. yüzyılın ortasında dünya nüfusunun 9 milyarı geçeceği ve buna paralel olarak gıda üretiminin yaklaşık %30 oranında arttırılması gerektiği bilinmektedir. Gıda üretimi için en önemli ögelerden biri olan fosfor bu noktada stratejik bir hammaddedir. Ancak tüm dünyada fosfor kaynaklarının en iyimser tahminle 200 yıl boyunca dünyanın fosfor ihtiyacı karşılanabilecek durumda olduğu tahmin edilmektedir. Dolayısıyla alternatif bir fosfor kaynağı bulma ihtiyacı gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, atıksu arıtma çamurlarının yakılması sonucu oluşan çamur külünden (ÇK) fosforun geri kazanılabilirliğini değerlendirmek amacıyla iki aşamalı bir yöntem uygulanmıştır. ÇK'nın karakterizasyonu sonucunda, toplam fosfor içeriği P2O5 formunda %7,66 olarak hesaplanmış; bu değer, söz konusu atığın fosfor geri kazanımı açısından önemli bir potansiyel taşıdığını ortaya koymuştur. İlk aşamada çamur külünden asit liçi yöntemiyle fosfor ekstrakte edilmiş, ikinci aşamada ise bu fosfor, elektrokimyasal çöktürme yöntemiyle geri kazanılmıştır. Her iki aşamada da süreçlerin optimize edilmesi ve parametreler arasındaki etkileşimleri değerlendirmek amacıyla Yanıt Yüzey Yöntemi kapsamında Box-Behnken Deney Tasarımı (BBT) uygulanmış ve istatistiksel analizleri yapılmıştır. İstatistiksel analizler sonucunda her iki modelin de yüksek açıklayıcılığa sahip ve anlamlı olduğu belirlenmiştir. Fosfor ekstraksiyonunda %90'ın üzerinde, elektrokimyasal geri kazanım aşamasında ise %99'a varan oldukça yüksek verim değerlerine ulaşılmıştır. Elektrokimyasal çöktürme prosesinin enerji tüketimi düşük bulunmuştur (0,08–1,72 kWh/m3). Ayrıca elde edilen çökeleklerin XRD analizlerinde K-struvit ve potasyum sülfat gibi tarımsal açıdan faydalı bileşiklere rastlanmıştır. Ayrıca çökeleklerin Pb, Cu, Ni, Zn, Cr ve Sn gibi ağır metal konsantrasyonlarının ilgili yönetmelikteki sınır değerlerin altında kaldığı tespit edilmiştir. Bu bulgular, elde edilen çökeleklerin güvenli ve verimli bir gübre adayı olduğunu ortaya koymuştur.