Foto: Bax Lindhardt

Værdifulde stoffer i aske kan genvindes

torsdag 04 apr 19
|
af Morten Andersen

Kontakt

Lisbeth M. Ottosen
Professor, sektionsleder
DTU Byg
45 25 22 60

Ny kilde til fosfor

Ved elektrodialytisk genvinding af aske fra spildevandsslam får man fosfor skilt fra. Ca. ti pct. af asken er fosfor.

Disse stoffer genvindes

Med DTU’s patenterede metode er det muligt at genvinde stoffer fra asken efter afbrænding af spildevandsslam:

• Fosfor
• Jernoxider
• Kobber
• Zink
• Bly
• Kviksølv
• Arsen
• Cadmium

Med en patenteret metode er det muligt at udvinde stoffer fra aske, der ellers bliver deponeret som affald.

Når man brænder slam fra et rensningsanlæg og rører asken op i vand, kommer resultatet til at ligne lys kakaomælk. Lige nu ser det ud til, at der skvulper en halv liter af denne drik lystigt rundt under omrøring i den gennemsigtige beholder, hvor der er sat en elektrode på i hver ende. Displayet på det tilsluttede voltmeter fortæller, at spændingen er 11 volt, mens strømstyrken er 50 milliampere. Værsgo: Her er et anlæg, der kan omdanne et affaldsproblem til en række nyttige råstoffer.

”Med et engelsk udtryk har vi ’an urban mine’. Ved at sætte strøm til den opløste aske er vi i stand til at separere den, så vi får fat i en række værdifulde stoffer. Samtidig får vi også fat i problematiske stoffer, så vi får dem taget fra,” siger Lisbeth M. Ottosen, professor på DTU Byg og opfinder af metoden, som kaldes elektrodialytisk genvinding.

En vigtig del af metoden er ionbytter-membraner i den beholder, hvor aske- og vandblandingen skvulper rundt.

”Selve det at sætte strøm til en opløsning kunne vi naturligvis ikke patentere, men vi har to patenter, som dækker den måde, vi konkret gør det på, bl.a. med membranerne. Desuden har vi mange års erfaring med at bruge metoden, så vi er en attraktiv partner for virksomheder, bl.a. i byggebranchen.”

Fosfor er en knap ressource

Forskerholdet arbejder med at genvinde stoffer fra flere forskellige typer af aske. Længst fremme er man med aske fra afbrænding af spildevandsslam. Slam fra spildevandsrensning er rigt på fosfor. Fosfor er afgørende for planters vækst og derfor et nødvendigt gødningsstof i landbruget. Samtidig er verdens fosforminer, der traditionelt har leveret råvarer til fremstilling af kunstgødning, ved at løbe tør.

Ved elektrodialytisk genvinding af aske fra spildevandsslam får man fosfor skilt fra. Ca. ti procent af asken er fosfor. Efter inddampning har man krystallinsk fosfor med en renhed, der er endnu højere end den, der benyttes til at fremstille handelsgødning.

”Vi står altså med et særdeles attraktivt produkt. Vel at mærke fremstillet ud fra en råvare, man ellers skulle have betalt for at komme af med. Samtidig er det en meget stor fordel at mindske behovet for fosfor fra minedrift. Der sker betydelige ødelæggelser af værdifuld natur i de lande, hvor minerne ligger,” siger Lisbeth M. Ottosen.

Hun tilføjer, at eksemplet med fosforminerne illustrerer det større perspektiv i metoden:

”I dag vil man jo foretage en kalkule, hvor man vejer markedsprisen på nye råvarer op imod omkostningen ved genvinding. Men om 50 år har vi næppe noget valg. Til den tid vil indvinding af nye ressourcer i det omfang, vi kender i dag, formentlig slet ikke være muligt.”

Behandlingen af aske fra spildevandsslam giver flere interessante fraktioner ud over fosfor. En af dem består af jernoxider og andre fine partikler. Når man tilsætter partiklerne til beton, forbedrer man materialets egenskaber. Det mindsker behovet for at tilsætte cement til betonen. I betragtning af at fremstilling af cement tegner sig for fem til otte procent af verdens samlede CO2-udslip, er det en stor gevinst for klimaet at mindske behovet for cement. Især når man samtidig nyttiggør aske, der ellers havde været et affaldsproblem.

Godt nyt for de røde teglsten

Det er også attraktivt at tilsætte de indvundne partikler til tegl, fortæller Lisbeth M. Ottosen:

”I Danmark er vi ved at løbe tør for ler, der giver røde mursten, som mange jo sætter pris på. Man kan få den samme røde farve ved at tilsætte jernoxid-partikler genvundet fra slamaske til sin tegl.”

Netop brugen af partikler fra asken til at forbedre egenskaberne af beton og tegl er genstand for flere afledte projekter på DTU Byg.

”Vi adskiller os fra mange andre forskningsgrupper i verden, der arbejder med genvinding af ressourcer, ved at vi befinder os i et byggeforskningsmiljø. Det giver os nogle ekstra muligheder for at arbejde med denne del af processen. Vi har jo direkte adgang til et betonstøberi og andre faciliteter, hvor vi bl.a. kan teste byggematerialers holdbarhed og øvrige egenskaber.”

Vigtigt at fange tungmetaller

En tredje interessant fraktion består af tungmetaller.

"Der havner alle mulige ting i affaldet, så populært sagt er det nærmest hele det periodiske system, du kan finde i asken.”"
Professor Lisbeth M. Ottosen

”Visse tungmetaller som kobber, zink og bly er værdifulde som råstoffer i industrien. Andre tungmetaller som kviksølv, arsen og cadmium er så giftige, at man ikke kan videreudnytte dem. Alligevel er det godt at få fat på dem, så de ikke slipper med ud i de øvrige produkter,” siger Lisbeth M. Ottosen og tilføjer, at med metoden vil volumen af giftige tungmetaller, som skal sendes til deponi, kun være ca. fem procent i forhold til at deponere tungmetalholdig aske. Dermed kan man spare en meget stor del af udgifterne ved at transportere og deponere aske, som i dag sendes til Norge. Metoden er relevant i alle lande, hvor man brænder slam fra spildevandsanlæg.

”I Danmark er det fortsat tilladt at sprede slam på landbrugsjord, men som bekendt er der en del debat om den praksis. Ud over lugtgener kan der være problemer med, at sygdomsfremkaldende organismer og forskellige forureninger spredes i miljøet. Derfor går stadig flere lande over til at brænde slammet. F.eks. har Schweiz og Holland vedtaget, at alt spildevandsslam skal brændes,” siger Lisbeth Ottosen.

”Lige nu bliver slamasken bare opbevaret midlertidigt. Forhåbningen er åbenbart, at nogen vil udvikle en metode, der kan udnytte asken. Det er så det, vi er i gang med."

Forskerholdet har valgt at optimere elektrodialytisk genvinding af aske fra spildevandsslam først, men metoden kan bruges til genvinding af alle former for aske.

Træpiller, flis og affaldstræ

Næste type aske, som ligger for, er fra afbrænding af træpiller, flis og affaldstræ, fortæller Lisbeth M. Ottosen:

”I Danmark er vi jo i gang med en omstilling, hvor kraftværkerne holder op med at fyre med kul og i stedet går over til bioenergi. Denne udvikling er i fuld gang, selvom man faktisk ikke rigtigt ved, hvad man skal stille op med al den aske, der opstår!” 

Forskerholdet arbejder også med genindvinding fra asker fra affaldsforbrænding, men disse askers kompleksitet gør, at horisonten mod udnyttelse er længere end f.eks. for slamaske. ”Asken fra affaldsforbrænding er virkelig kompleks. Der havner alle mulige ting i affaldet, så populært sagt er det nærmest hele det periodiske system, du kan finde i asken. Det er jo en stor udfordring. Men samtidig er der dermed også mange værdifulde fraktioner i asken. Det gælder f.eks. kobber, der har en høj markedsværdi,” siger Lisbeth M. Ottosen.

Et godt match til vindmøllestrøm

Som om det ikke var rigeligt, at den patenterede metode kan omdanne problematisk affald til værdifulde råstoffer, passer den tilmed også perfekt til et samfund, der baserer sig på vedvarende energi.

”Vi benytter jævnstrøm til separationen. En vindmølle producerer også jævnstrøm, som derefter omformes med et vist tab til vekselstrøm, der kan sendes ud i elnettet. I stedet kunne man koble vores proces direkte op på vindmøllen, så man slipper for tabet ved konvertering. Samtidig behøver man ikke nødvendigvis at køre separationen kontinuerligt. Det vil være fint nok, at processen forløber langsommere, hvis der kommer nogle dage med vindstille.”

Kort sagt er der mange gode grunde til at formode, at forskerholdet på DTU Byg får rigeligt at se til med at udvikle elektrodialytisk genvinding yderligere i de kommende år.

”Der er kommet langt større opmærksomhed omkring cirkulær økonomi. Efter min mening skyldes det for disse asker, at det tidligere altid har været billigere at deponere end at genvinde. Den situation er ved at ændre sig. Erkendelsen af, at affaldet indeholder ressourcer, som det kan betale sig at få fat på, er blevet langt større,” siger Lisbeth M. Ottosen.

Artiklen har været bragt i magasinet Dynamo #56. 

Norsk partner står klar

Den norske virksomhed NOAH oplever stigende interesse for cirkulær økonomi, og det lover godt for patenteret DTU-metode.

Læs mere.