Estudio busca recuperar fósforo de aguas residuales para producir un fertilizante agrícola

El innovador proceso, desarrollado por un estudiante de magíster de la Facultad de Ingeniería y Ciencias UAI, se basa en el uso de agua de mar para la recuperación de fósforo presente en la orina humana mediante la formación de estruvita. La estruvita, un derivado del fósforo, es un compuesto que presenta características para ser utilizado como fertilizante en la agricultura.

Un trabajo de tesis de magíster en ciencias de la ingeniería de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Adolfo Ibáñez, busca recuperar el fósforo presente en las aguas residuales domésticas mediante la formación de un producto que puede ser utilizado  como fertilizante en terrenos agrícolas. El estudio corresponde al ingeniero Nicolás Hernández-Alcayaga y contó con el apoyo de la académica Dafne Crutchik, PhD. en ingeniería química y ambiental, de la misma Facultad.

El fósforo es un recurso no renovable y un importante macronutriente que está presente en la composición química de los seres vivos. En la actualidad, se explotan depósitos minerales de fósforo (rocas fosfáticas) para su obtención y el desarrollo de fertilizantes que permitan responder a la demanda de alimentos de la población mundial.

A consecuencia de este aumento de la población y en el contexto del cambio climático, las reservas de fósforo han disminuido en calidad y cantidad en todo el mundo. Una de las opciones que presenta mayor interés en el último tiempo es la recuperación de fósforo desde las aguas residuales. "El fósforo recuperado de las aguas residuales puede ser una fuente alternativa para el sector de los fosfatos, principalmente para los fertilizantes. Una de las opciones más prometedoras en la recuperación de fósforo desde aguas residuales, es mediante la precipitación de fosfato de magnesio y amonio, el que es comúnmente conocido como estruvita", explica Hernández-Alcayaga. 

El ingeniero UAI estudió la recuperación de fósforo mediante la precipitación de estruvita en la orina humana, ya que esta contiene aproximadamente el 60% del fósforo presente en las aguas residuales domésticas.  Así, el fósforo presente en la orina podría representar cerca del 20% de la demanda global total de fertilizantes fosfatados. En este sentido, la precipitación de estruvita es una alternativa sustentable para recuperar el fósforo presente en corrientes concentradas de este elemento, la que se basa en una reacción de cristalización controlada que permite la obtención de un precipitado de fosfato de amonio y magnesio. Donde este precipitado presenta características para ser utilizado como fertilizante de lenta liberación.

"Lo importante de este proceso es determinar las condiciones óptimas de operación que permiten llevar a cabo una recuperación eficiente y de bajo coste. La mayoría de las corrientes de aguas residuales con alta concentración de fósforo presentan cantidades adecuadas de nitrógeno para que ocurra esta reacción, pero la concentración de magnesio es baja respecto al fósforo y nitrógeno. Por ello, se debe añadir una fuente externa de este elemento y el agua de mar funciona en este sentido, como una fuente de magnesio de bajo costo y de fácil acceso en comparación a otras fuentes disponibles en el mercado.  Asimismo, esta reacción ocurre en un rango de pH, el que debe ser ajustado durante la operación. Sólo el costo de operación asociado a la adición de las fuentes de magnesio y alcalinidad representan cerca del 75% de los costos totales de obtención de la recuperación del fósforo como estruvita, abriendo el desafío de encontrar un mecanismo competitivo y efectivo", sostiene Dafne Crutchik, académica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias UAI.

En Chile no se está aplicando aún esta tecnología a gran escala. Por el contrario, las plantas de tratamiento de aguas residuales en el país se focalizan en eliminar los nutrientes presentes en las aguas residuales para así cumplir con la normativa vigente.

Esta tesis es parte de un proyecto Fondecyt de iniciación a cargo de Dafne Crutchik, académica de Ingeniería UAI, destacando sus resultados a fines de 2023 en el XXV Congreso AIDIS Chile, de ingeniería sanitaria y ambiental.