Djupt nere under marken vid Viksbacka reningsverk i Helsingfors finns en testanläggning som gör ammoniumsulfat ur avloppsvatten. Ammoniumsulfaten kan sedan användas som råvara i gödselindustrin. Uppstartsföretaget NPHarvest, som utvecklat anläggningen, har som målsättning att ta fram en lönsam metod för att ta tillvara näringsämnen från avloppsvatten. Det ingår också i företagets planer att börja ta tillvara näringsämnen från svämgödsel på husdjursgårdar.
Tekniken bakom testanläggningen baserar sig på den doktorsavhandling som NPHarvests grundare Juho Uzkurt Kaljunen har gjort. Avhandlingen valdes senaste år av intresseorganisationerna TEK och Tfif till årets bästa doktorsavhandling inom det tekniska området.
Med NPHarvests teknik tas både kväve och fosfor tillvara ur avloppsvatten. Slutprodukten är ammoniumsulfat och en fast fraktion med fosfor, kalk och kol. Slutprodukterna kan sedan användas som råvara i gödselindustrin.
Den testanläggning som finns i Viksbacka tar inte tillvara fosfor, utan utvecklingsarbetet koncentrerar sig på att få kväveutvinningen att fungera. Kväveutvinningen baserar sig på membranteknik.
Inne i något som ser ut som en stor tunna finns sex cylindrar med ett vattenavstötande PTFE-membran som separerar kvävet i ammoniumform från avloppsvattnet.
I testanläggningen utnyttjas så kallat rejektvatten. Det är näringsrikt vatten som bildas då vätskehalten i reningsverksslammet minskas genom centrifugering. Rejektvattnet leds in i NPHarvests anläggning där det först tillsätts släckt kalk för att höja pH-värdet.
Ammonium börjar då frigöras och vid det vattenavstötande membranet separeras ammonium från vatten. Efter membranet cirkulerar en lösning med svavelsyra där ammoniummolekylerna genom en kemisk reaktion bildar ammoniumsulfat. Ammoniumsulfatet, som är i vätskeform, kan sedan torkas och användas som råvara vid gödseltillverkning.
En av fördelarna med NPHarvest anläggning, jämfört med konkurrerande metoder, är att den tål höga halter fasta partiklar i det avloppsvatten som används i processen. Juho Uzkurt Kaljunen testade i ett tidigare skede en annan typ av utrustning, men den slutade fungera efter bara sex timmars bruk.
Kunder har varierande behov
En testanläggning är förstås bara ett första steg i utvecklingen till kommersiell användning. Som bäst bygger NPHarvest en demoanläggning som ryms i två eller tre fraktcontainrar. Den borde vara färdig i april.
– Hur många containrar som behövs beror på om man skall ta tillvara bara kväve, eller både kväve och fosfor, berättar Uzkurt Kaljunen.
Var demoanläggningen kommer att placeras då den är färdig är inte helt klart. Men det finns flera alternativ.
– Vi har varit i kontakt med kunder med väldigt olika behov. På gårdar i Holland får man nu sprida ut bara 170 kilogram kväve per hektar från stallgödsel, jämfört med 250 kilogram tidigare. Nu då gränsen skärptes så vill de bli av med kvävet i gödseln för att kunna sprida ut den. Därför kommer demoanläggningen högst troligt att skeppas till Holland då den blir klar.
Bolaget har också diskuterat med ett finländskt bolag som bygger en biogasanläggning i Åbotrakten.
– Deras affärsmodell är att de tar svämgödsel från jordbrukare, avlägsnar biogasen i biogasanläggningen och ger tillbaka gödseln till jordbrukaren, men så att lika mycket kväve returneras till gården.
Jordbrukarna är alltså intresserade av kvävet, men inte av fosforn. I den anläggningen byggs i så fall också fosforåtervinning, berättar Uzkurt Kaljunen.
Kostnadseffektivitet är nyckelord
Tekniken för att separera fosfor ur avloppsvattnet har också testats av NPHarvest, även om den just nu inte används i Viksbacka. I den processen binds fosforn med hjälp av kalciumhydroxid eller kalciumkarbonat till sådan form att den inte är löslig.
Med metoden kan man på ett effektivt sätt skilja ut fosforn ur avloppsvatten även då halten är mycket hög. De fällningskemikalier som normalt används i reningsverk fungerar bättre för att få bort fosforn ut vatten med låg fosforhalt.
– Vår metod koncentrerar sig på att på ett kostnadseffektivt sätt ta till vara fosforn så att den kan återanvändas som gödsel. Reningsverken vill att det renade vattnet skall ha så låg fosforhalt som möjligt.
Testanläggningen vid reningsverket i Vik har en kapacitet att hantera 2 kubikmeter vatten i dygnet. Den demoanläggning som nu byggs har en kapacitet på 20 kubikmeter i dygnet. Uzkurt Kaljunen konstaterar att den ännu är ganska liten för industriellt bruk.
– Men vi bygger anläggningen i den här storleksklassen, eftersom den är enkel att flytta.
Testanläggningen i Viksbacka kallas för Nutrient catcher Mini. Den anläggning som byggs i fraktkontainrarna får namnet Nutrien catcher Demo.
Den har redan alla tekniska lösningar, såsom automation och styrsystem, som behövs för stora anläggningar. Så det är mycket lättare att bygga större modeller av den anläggningen jämfört med den lilla testanläggningen.
– Demoanläggningen motsvarar till tekniken redan en fullskalig anläggning, det är bara kapaciteten som är liten. Det är bara att bygga till nya moduler för att göra den större.
Separat produkt mer värdefull
En av grundtankarna bakom NPHarvests verksamhet är att få ut ett mervärde ur de näringsämnen som tas tillvara.
– En mer filosofisk syn vi har på näringskretsloppet är att det är stor skillnad om näringsämnena cirkulerar som en del av det organiska avfallet, eller som en separat produkt. Vår åsikt är att det är bättre ur miljö- och resursanvändningssynvinkel att göra en separat produkt av näringsämnena. Det är bättre än att direkt använda den organiska produkten och sprida ut den på åkern.
Därför är det bra att göra en skild produkt av näringsämnena i avloppsvattnet. Då är det inte längre avfall, utan en helt ny produkt.
Uzkurt Kaljunen konstaterar att jordbruket har ett stort dilemma. Å ena sidan släpper jordbruket ut näringsämnen i Östersjön genom sin verksamhet. Samtidigt är de livsmedel som jordbruket producerar ett villkor för att vi alla skall kunna leva.
Han vill utveckla en enkel lösning för att hantera återvinningen av näringsämnena.
– Jag vill inte göra böndernas arbete svårare med min produkt. Jag har förstått att de har så mycket pappersarbete att de inte är intresserade av någonting som gör arbetet ännu krångligare.
En kritisk fråga är förstås kostnaderna. Det har hittills varit billigare att sprida ut gödseln som slamavfall direkt på åkern än att separera näringsämnena till en skild produkt. En viktig del av NPHarvests arbete är att försöka vända på detta.