Nucleação na formação de estruvita: estado da arte / Nucleation in the formation of struvite: state of art

RESUMO Estimativas recentes indicam que a duração de toda a reserva de rochas fosfatadas do planeta não ultrapassa 400 anos e que a produção de fertilizantes nitrogenados é insustentável energeticamente. Atualmente, o tratamento de esgoto está sendo visto como uma unidade de recuperação de recursos (água, energia e nutrientes) em vez de uma de final de tubo. Portanto, as tecnologias de recuperação devem ser priorizadas em relação às de remoção. Estruvita (fosfato de amônio e magnésio) é um cristal que pode ser produzido a partir do esgoto doméstico e tem maior eficiência agrícola do que os fertilizantes convencionais. Apesar de a cristalização ser um tema bastante estudado em todo o mundo e extremamente desenvolvido tecnologicamente, sua utilização na engenharia sanitária ainda não é comum, especialmente no Brasil. Um dos assuntos menos pesquisados na formação da estruvita é a nucleação. Portanto, o presente artigo traz uma revisão bibliográfica crítica e atual e mostra as lacunas no conhecimento sobre esse assunto.

ABSTRACT Recent estimation for the duration of global phosphate reserves does not exceed 400 years and the production of nitrogen fertilizers is energetically unsustainable. Nowadays, wastewater treatment plants have been seen as resource recovery facilities (water, energy and nutrients) instead of "end-of-pipe" utilities. Thus, nutrient-recovery technologies should be prioritized over the removal ones. Struvite (phosphate of ammonium and magnesium) is a crystal, produced from sewage, with a higher agricultural efficiency when compared to conventional fertilizers. Despite the crystallization is a topic extensively studied worldwide and highly technologically developed, its use in sanitary engineering is still not common, especially in Brazil. As the aspects related to struvite nucleation have been insufficiently studied, this paper presents a critical and updated literature review, and shows the gaps in the current knowledge about this topic.

Precipitação química de estruvita: Recuperação de nutrientes em reator cônico de leito fluidizado utilizando magnésia industrial de baixo custo / Chemical precipitation of struvite: Nutrients recovery in conic fluidized bed reactor using a low-cost industrial magnesia compound

O processo físico-químico da precipitação de estruvita é uma técnica que apresenta elevado potencial na remoção de nutrientes, a partir de diferentes tipologias de efluentes. O presente estudo teve por objetivo a avaliação de um composto industrial com elevado teor de magnésia e baixo custo como fonte reagente alternativa de magnésio e alcalinidade necessários ao processo de precipitação, tornando-o economicamente viável com a redução de gastos despendidos com químicos. Suspensões de Mg(OH)2 foram obtidas e tiveram desempenho avaliado em função da remoção de nutrientes, a partir de um efluente sintético rico em N-NH4+ e P-PO43-, e qualidade dos cristais gerados, com a identificação do mineral de interesse - estruvita. O experimento foi realizado em escala laboratorial utilizando reator cônico de leito fluidizado operado em semi-contínuo. O adequado controle operacional do pH (8,0-8,5) pela adição automatizada da suspensão de Mg(OH)2 possibilitou uma considerável remoção de P-PO43-, que atingiu valor médio igual a 93,5%. Os sólidos recuperados no processo apresentaram pureza de, aproximadamente, 84% de estruvita.

The physico-chemical process of struvite precipitation is a technique that demonstrates a high potential in nutrients recovery from different kinds of wastewaters. This study aimed to evaluate the use of a low cost industrial compound with high magnesia content as alternative reagent source of magnesium ions and alkalinity required for precipitation. It was a strategy to turn the process economically viable and reduce the chemical costs. Mg(OH)2slurries were obtained and evaluated regarding the nutrients recovery from a synthetic wastewater rich in NH4+-N and PO43--P and the quality of the generated crystals with the identification of the mineral of interest - the struvite. The experiment was performed in laboratory scale using a conic fluidized bed reactor in a semi-continuous operation. The proper pH control (8.0-8.5) by the automated addition of Mg(OH)2slurry allowed considerable PO43--P removal equal to 93.5%. The recovered solids from the process showed purity of approximately 84% of struvite.