Eficiência na recuperação de fósforo da urina humana pela precipitação da estruvita

Abstract

Mundialmente, milhões de pessoas sofrem devido à falta de água potável e instalações adequadas de saneamento, resultando na realidade crítica dos problemas sanitários e ambientais e na descarga excessiva de nutrientes em corpos hídricos. Esses nutrientes têm potencial para serem utilizados na agricultura, evitando a eutrofização e o uso insustentável de fontes não renováveis. Tendo em vista a demanda agrícola mundial por fontes não renováveis de nutrientes para a produção de fertilizantes químicos, e tendo o fósforo como nutriente crítico nas culturas, esta pesquisa busca avaliar a recuperação de fósforo da urina humana pela precipitação da estruvita a partir de duas fontes distintas de magnésio: cloreto de magnésio e sal marinho produzido a partir do processo de destilação solar. Esta pesquisa é do tipo exploratória e experimental, realizada a partir de dados primários. As análises foram conduzidas em escala de bancada, avaliando as seguintes variáveis: velocidade de agitação, razão molar magnésio:fósforo e valores de pH. Foram testadas diferentes combinações destas variáveis a fim de comparar a eficiência de remoção de fósforo da fase líquida em cada condição. Foram avaliados: a eficiência de remoção de fósforo da fase líquida, os parâmetros operacionais ótimos para a precipitação de estruvita e o desempenho do sal marinho no processo de precipitação de estruvita. Verificou-se que a configuração ótima pH/razão molar/velocidade de rotação que apresentou maior eficiência de remoção de fósforo foi de 8,25/2,5/35 para ambas as fontes de magnésio avaliadas. Nesta configuração, a remoção média de fósforo com a adição do cloreto de magnésio e de sal marinho foi de 65,8% e 68,7%, respectivamente. Ao adicionar a fonte comercial, a concentração média de sólidos totais em 1 litro de urina foi de 16,49 g/L. A concentração média de sólidos totais com a adição de sal marinho foi maior, 19,91 g/L. Utilizando cloreto de magnésio, em 1 litro de urina foi necessário adicionar 0,86 gramas de reagente, já para o sal marinho, foram adicionadas 3,04 gramas, 3,5 vezes mais reagente comparado à fonte comercial. Os resultados indicam que a configuração experimental influencia diretamente no processo de recuperação de fósforo e que o sal marinho propiciou uma remoção de fósforo da fase líquida tão eficiente quanto o cloreto de magnésio, indicando boa funcionalidade da fonte alternativa.

Millions of people worldwide suffer from lack of access to safe drinking water and adequate sanitation facilities, resulting in the critical reality of health and environmental problems and the excessive discharge of nutrients into water bodies. These nutrients have the potential to be used in agriculture, avoiding eutrophication and the unsustainable use of nonrenewable sources. Given the worldwide agricultural demand for nonrenewable sources of nutrients for chemical fertilizer production, and considering phosphorus as a critical nutrient in crops, this research seeks to evaluate the recovery of phosphorus in human urine by struvite precipitation from two distinct sources of magnesium: magnesium chloride and sea salt produced from solar distillation process. This research is exploratory and experimental, based on primary data. The analyses were conducted on a laboratory scale, evaluating the following variables: stirring speed, magnesium:phosphorus molar ratio and pH values. Different combinations of these variables were tested to compare the phosphorus removal efficiency of the liquid phase in each condition. The following parameters were evaluated: phosphorus removal efficiency of the liquid phase, optimal operating parameters for struvite precipitation and the sea salt performance in the struvite precipitation process. It was found that the optimum pH/molar ratio/rotation speed configuration that presented the highest phosphorus removal efficiency was 8.25/2.5/35 for both magnesium sources evaluated. In this configuration, the average phosphorus removal with the addition of magnesium chloride and sea salt was 65.8% and 68.7%, respectively. By adding the commercial source, the average total solids concentration in 1 liter of urine was 16.49 g/L. The average total solids concentration with the addition of sea salt was higher, 19.91 g/L. When using magnesium chloride, it was necessary to add 0.86 grams of the reagent in 1 liter of urine, while for the sea salt, 3.04 grams, 3.5 times more reagent than the commercial source, was added. Results indicate that the experimental configuration directly influences the phosphorus recovery process and that the sea salt provided a phosphorus removal of the liquid phase as efficient as magnesium chloride, indicating satisfactory functionality of the alternative source.