Valorització de residus: recuperació de fòsfor i potassi per a fertilitzants

L’agricultura necessita retornar al sòl els nutrients que s’extreuen amb les collites per mantenir-ne la fertilitat. Tradicionalment, aquesta funció s’ha cobert mitjançant l’aplicació de les dejeccions ramaderes o fangs de depuradora als camps de cultiu. Tanmateix, una gestió inadequada d’aquests corrents residuals provoca pèrdues de nutrients per volatilització o lixiviació, contribuint a la contaminació de masses d’aigua superficials i subterrànies. Paral·lelament, gran part dels fertilitzants minerals que utilitzen els agricultors s’obtenen a partir de recursos no renovables mitjançant extracció minera. Davant d’aquest escenari, i en el marc de l’economia circular, és necessari un canvi de paradigma orientat a la valorització dels residus, desenvolupant estratègies capaces de recuperar i reutilitzar els nutrients presents als residus.

Aquesta tesi doctoral se centra en la recuperació de fòsfor (P), potassi (K) i nitrogen (N) dels purins de porc i les aigües residuals urbanes per produir estruvita i K-estruvita, fertilitzants d’alliberació lenta. L’estudi utilitza la precipitació com a mètode de recuperació i explora la precipitació química, mitjançant l’addició de reactius químics, però també la precipitació electroquímica, mitjançant la reducció electroquímica de l’aigua, evitant així la necessitat d’afegir reactius químics.

El treball experimental iniciat a escala laboratori (TRL 3), va avançar fins a la validació en una una planta pilot de precipitació química (TRL 5) i una de precipitació electroquímica (TRL 5), demostrant la transferibilitat i operativitat del procés en condicions reals. Els principals resultats obtinguts en aquesta tesi doctoral són:

• Demostració de la viabilitat de recuperar K i P en forma de K-estruvita dels purins de porc. A partir de l’efluent desnitrificat, mitjançant l’addició de fonts externes de magnesi (Mg) i P, assolint el 90% de recuperació de K. A partir del fang, mitjançant el pretractament d’acidificació amb àcid oxàlic (AO) (1mol AO/1 mol Ca²⁺) per mobilitzar els nutrients insolubles del fang alhora que bloquejar els ions de Ca²⁺ que interfereixen en la recuperació d’estruvita. Acidificant a pH 4 amb AO es van assolir eficiències de solubilització del PO₄^3- del 75%.
• Desenvolupament de sistemes electroquímics de control de pH capaços d’afavorir la precipitació de nutrients sense necessitat d’afegir reactius químics, aconseguint eficiències de recuperació de fòsfor superiors al 90%.
• Optimització del disseny electroquímic mitjançant l’ajust de paràmetres de disseny i integrant el control electroquímic del pH i la cristal·lització en un únic electrocristal·litzador tubular, millorant l’eficiència de recuperació de nutrients (1.62 g_{matèria seca}/L_tractat) i reduint el consum energètic del procés (0.12-0.20 kWh/KgP).
• Desenvolupament d’estratègies per evitar l’oxidació anòdica del clorur durant la precipitació electroquímica en corrents residuals.

Aquests resultats constitueixen un pas important cap a la producció sostenible de fertilitzants de segona generació i la valorització de corrents residuals. La tesi demostra que la recuperació de residus mitjançant la precipitació pot contribuir a reduir la dependència de recursos minerals, disminuir l’impacte ambiental associat a la gestió dels residus i avançar cap a models més sostenibles de consum i producció agrícola.

Lectura de la tesi: 01/07/2026 a l'Aula Magna de la Facultat de Ciències (informació extreta de l’Agenda activitats de la web Escola de Doctorat).