Minerał w służbie ochrony środowiska

Minerałem tym jest struwit o ortorombowej strukturze krystalicznej którego obecność w naszym środowisku naturalnym można rzec jest powszechna, możemy go spotkać zarówno w ziemi jak i w nerkach ludzi i zwierząt ponieważ tworzy pewną odmianę kamieni nerkowych. Pierwszy raz został opisany dopiero w 1845 roku i w tamtych czasach niczym specjalnym się nie wyróżniał. Natomiast w latach późniejszych przez inżynierów praktyków zajmujących się obsługą oczyszczalni ścieków, ze względu na swoje specyficzne właściwości postrzegany był bardziej jako intruz który jest uciążliwym elementem eksploatacji urządzeń wykorzystywanych w procesie oczyszczalnia niż związek który może przynieść znaczne korzyści.

Fot. 1. Jak widać kryształy struwitu niczym szczególnym się nie wyróżniają

Z czasem jednak doceniono jego właściwości a szczególnie fakt, że tworzy stałe kryształy zawierające jednocześnie związki azotu i fosforu. Dostrzeżono potencjał i alternatywę dla stosowanych już wówczas technologii opartych o wysokosprawne biologiczne metody usuwania biogenów. Mało tego, zwrócono uwagę na fakt, że naturalne złoża fosforu stale się kurczą i w najbliższej przyszłości jedynym jego źródłem staną się zanieczyszczenia i odpady pochodzenia antropogenicznego. Obecnie szacuje się, że zasoby tego pierwiastka w środowisku mogą się wyczerpać już za 100 lat. Niezależnie od tego kiedy to nastąpi faktem jest, że wcześniej czy później zarówno ścieki jak i osady ściekowe będą poddawane recyklingowi i staną się źródłem wielu niezbędnych związków. Recyklingowi fosforu z osadów ściekowych sprzyja również rozwój innych bardziej wydajnych technologii oczyszczania ścieków. Szacuje się, że jeden mieszkaniec Europy odprowadza dziennie około 2 g fosforu (średnio) głównie w postaci ścieków z których następnie w procesie oczyszczania uzyskuje się znaczne ilości osadów zawierających różne zanieczyszczenia w tym i związki biogenne. O ile związki biogenne w środowisku wodnym są elementem szybkiej jego eutrofizacji, o tyle w przypadku upraw polowych obecność tych składników jest koniecznym składnikiem gleby w celu uzyskania odpowiednio wysokich plonów. Problem w tym, że osady ściekowe zawierające te związki zawierają również wiele innych pierwiastków i składników niepożądanych uniemożliwiających bezpośrednie wykorzystanie osadów jako nawozu. Aby więc odpowiednio wykorzystać składniki zawarte w osadach ściekowych i uzyskać dobry nawóz powstaje konieczność ich wyizolowania. Jednak problem odpowiedniej przeróbki i zagospodarowania osadów jak również odzyskiwania cennych jego składników nadal czeka na rozwiązanie i to nie tylko w Polsce ale i na świecie.

Jednym z kierunków badań jaki jest prowadzony w Centrum Akwakultury i Inżynierii Ekologicznej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie jest opracowanie technologii wytrącania tego minerału bezpośrednio w osadach, co zmniejszy mobilność pierwiastków biogennych w środowisku i dostarczy odpowiednich związków nawozowych pod uprawy rolnicze. Ocenia się, że w Europie w ten sposób można odzyskiwać średnio 230 tys. ton fosforanów rocznie. Ze względu na różnorodność zanieczyszczeń produkowanych przez człowieka a zawierających związki azotu i fosforu, również technologii umożliwiających ich odzyskiwanie jest wiele. Wszystkie wymagają uwzględnienia charakterystyki osadów, ich jakości oraz innych istotnych uwarunkowań społeczno-gospodarczych. Wymagają również stałej kontroli warunków prowadzenia procesu.

Fot. 2 Zdjęcie struwitu w osadach

W Centrum Akwakultury i Inżynierii Ekologicznej badania te prowadzone są na różnego rodzaju osadach zarówno tych powstających w oczyszczalni ścieków jak i na osadach np. z gospodarstw rybackich których dynamiczny rozwój i wzrost ich liczby w ostatnim czasie sprawia, że presja ich oddziaływania na naturalne zasoby wód powierzchniowych wzrasta, co wymusza opracowanie odpowiednich systemów właściwego zarządzania zanieczyszczeniami powstającymi w toku produkcji ryb. Problem w tym, że ryby wprowadzają zanieczyszczenia w postaci odchodów od razu do wody a przy towarowej produkcji ilości tych zanieczyszczeń mogą być znaczne. Jednym z elementów właściwego zarządzania produkcją w tych gospodarstwach jest dbałość o warunki życia ryb oraz środowisko naturalne w ramach którego należy uwzględnić odpowiednie sposoby postępowania z osadami.

Fot. 3 Staw tzw. osadowy w którym gromadzone są zanieczyszczenia stałe powstające podczas towarowej produkcji ryb (w tym przypadku pstrąga tęczowego)

Obecnie pod względem ekonomicznym produkcja struwitu jest jeszcze nieopłacalna ale w najbliższej przyszłości kiedy ceny nawozów zaczną rosnąć opłacalność procesu stanie się faktem. Struwit jest nawozem prawie doskonałym - oprócz tego, że zawiera dwa podstawowe makroelementy niezbędne do wzrostu roślin, to wykazuje się również odpowiednio niską rozpuszczalnością. Jest więc tzw. nawozem ekologicznym lub inaczej mówiąc nawozem wolnodziałającym ponieważ w środowisku glebowym rozpuszcza się powoli a rośliny same stymulują jego intensywność. W związku z powyższym nie występuje element wypłukiwania jego składników zarówno do wód powierzchniowych jak i do głębszych warstw gleby gdzie mogą stać się niedostępne dla roślin. Jak widać minerał ten może znacząco przyczynić się to rozwiązania wybranych problemów ochrony środowiska naturalnego.

Marek Rynkiewicz