RECUPERACION DE NUTRIENTES DE ORINA REAL NO DILUIDA MEDIANTE LA INTEGRACION DE PROCESOS ELECTROQUIMICOS Y BIOLOGICOS

El nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K) son elementos esenciales en la agricultura. Los abonos a base de N requieren la intervención del proceso Haber-Bosch, de alto consumo energético, para convertir el N2 y el H2 en NH3. El P y el K proceden de recursos naturales no renovables Entre los flujos de residuos humanos, la orina es un candidato perfecto para recuperar estos nutrientes.
DEMETER contribuirá con un avance significativo en el tratamiento de la orina fresca mediante la integración de sistemas electroquímicos y biológicos para ampliar nuestra comprensión de la recuperación de nutrientes. En la actualidad, el tratamiento biológico de la orina está limitado por la variabilidad de carga inherente a la orina y la baja alcalinidad. En el campo particular de la recuperación de N, DEMETER propone A) diseñar, construir y validar experimentalmente un novedoso proceso electroquímico-biológico fusionado para tratar la orina sin diluir en el rango de cargas aplicadas de 0,1 a 1 gN/L/d. La alcalinidad requerida será proporcionada por la adición controlada de KOH, mientras que un sistema electroquímico producirá alcalinidad reduciendo la
necesidad de dosificación externa de base y produciendo como subproducto Mg2+ que será utilizado para la recuperación de P como estruvita, B) Diseñar e integrar nuevas estructuras de control para prevenir posibles problemas de inhibición de la FA/FNA basadas en el control de i) el OD con el flujo de aireación, ii) el pH con la adición de KOH y alcalinidad a partir de una célula electroquímica y iii) la concentración de amonio y nitrato modificando el caudal afluente y C) Comparar el rendimiento de un reactor de nitrificación de lodos
activados convencional en condiciones operativas difíciles (alta carga de N) con un MBBR en condiciones operativas reales en una validación experimental a largo plazo.
Con respecto a la recuperación de P de la orina, la estruvita parece ser una alternativa preferida ya que combina la recuperación de N y P. La precipitación de la estruvita está limitada por los bajos niveles de Mg en la orina y, por lo tanto, la dosificación de Mg es siempre necesaria. En el campo particular de la recuperación de P, DEMETER contribuirá a A) Desarrollar, validar experimentalmente, optimizar y comparar dos alternativas para la recuperación de P como estruvita (cristalización y electroquímica) a largo plazo y usando orina fresca real sin diluir, B) Diseñar estrategias operacionales integradas para el equipo electroquímico para mejorar el rendimiento del reactor de nitrificación, C) Evaluar las oportunidades de recuperar K de la orina fresca sin diluir como K-estruvita y D) Entender el efecto del Ca cuando se recupera P como estruvita.
Por ello, DEMETER integrará tecnologías y estrategias de control novedosas en un proceso clásico de nitrificación de alta carga.
DEMETER proporcionará A) un balance completo de masa y energía para comparar dos alternativas diferentes para la recuperación de P como estruvita usando LCA con un análisis de optimización multicriterio, B) la comparación del enfoque DEMETER para la nitrificación de orina fresca sin diluir con los sistemas convencionales usando LCA con un análisis de optimización multicriterio y C) un análisis social sobre la aceptación del uso de productos basados en la orina como fertilizantes por parte de diversos grupos de interés.