Recuperação de nutrientes da urina humana por precipitação de estruvita

Abstract

O crescimento da população mundial diretamente afeta a demanda por alimentos, e com isso por fertilizantes. Neste cenário, o macro nutriente fósforo ganha destaque devido a projeção de sua escassez nos próximos anos. Buscando formas de obtenção de fósforo, a urina humana mostra-se uma alternativa em potencial para sua recuperação em forma de estruvita. Neste trabalho, a eficiência de precipitação da estruvita da urina humana fresca e sem diluição foi avaliada utilizando o óxido de magnésio (P.A.) e fontes alternativas de magnésio: cinza vegetal, cal hidratada e moringa oleífera. Avaliaram-se os parâmetros operacionais por meio de teste de jarros e posteriormente sua replicabilidade em um protótipo de reator de precipitação de estruvita. Caracterizaram-se os materiais quanto à quantidade de nutrientes e aos cristais de estruvita formados, comparando-os aos fertilizantes comerciais. O melhor resultado do teste de jarros foi para a velocidade de rotação de 60 rpm e a razão molar de MgO:P igual a 2:1, obtendo 61% de recuperação de fósforo. A cal hidratada e as cinzas recuperaram 99% de fósforo da urina humana, porém, a análise de DRX mostrou que não se formaramcristais de estruvita com a cal hidratada. O reator de recuperação de nutrientes em forma de precipitação de estruvita replicou de forma eficaz os resultados obtidos nos ensaios dos testes de jarros. Palavras-Chave: Precipitação (química). Fertilizantes fosfatados. Moringa Oleifera. Cinzas de madeira. Fósforo.

The increase of world population directly affects the demand for food, and with that for fertilizers. In this scenery, the macronutrient phosphorus has gained prominence due to the scarcity projected the coming years. Human urine has been shown to be a potential alternative for recovery of phosphorus in struvite form. In this work, precipitation efficiency of fresh and undiluted human urine was evaluated for struvite precipitation using magnesium oxide and alternative magnesium sources: wood ash, hydrated lime and moringa seed. Operational parameters were evaluated by jar test and subsequently their replicability in a struvite precipitation reactor. The materials were characterized by the amount of nutrients and crystals formed and compared to commercial fertilizers. The best jar test results were obtained at 60 rpm and a 2: 1 MgO: P molar ratio, obtaining 61% phosphorus recovery. Hydrated lime and ash recovered 99% phosphorus from human urine, but XRD analysis showed no struvite crystals formed for hydrated lime. The nutrient recovery reactor effectively replicated the struvite precipitation results obtained in the jar test assays. Keywords: Precipitation (chemical). Phosphate fertilizers. Moringa Oleifera. Wood ash. Phosphor.