Spodofos

STOWA heeft een onderzoek uitgevoerd naar een nieuwe technologie om witte fosfor uit slibverbrandingsassen terug te winnen. Spodofos blijkt technologisch plausibel, economisch hoog rendabel en zeer duurzaam. ”De business case ziet er positief uit. Vooral de verwachte opbrengsten van witte fosfor zijn belangrijk, evenals de afzet van de bijzondere slakken”, zegt Cora Uijterlinde, Programma Manager Afvalwatersystemen bij STOWA.

Wereldwijd, dus ook in Nederland, is er veel aandacht voor mogelijkheden om fosfaat terug te winnen uit zuiveringsslib. Fosfaat is immers een schaarse grondstof waarvan de natuurlijke voorraden op termijn opraken.

Bovendien beschikt Europa sinds de sluiting van Thermphos in Vlissingen in 2012 niet meer over eigen productiecapaciteit voor witte fosfor. Hiervoor is Europa afhankelijk van import uit onder andere Kazachstan en China.

Witte fosfor is een hoogwaardige grondstof voor onder meer brandvertragers, smeermiddeladditieven, gewasbeschermingsmiddelen, elektrolyten voor lithiumaccu’s en katalysatorliganden

Ontwikkeld door ThermusP

Frans Horstink en Roel Keursten van de Arnhemse startup ThermusP ontwikkelden de Spodofos-technologie. Die bevindt zich nog in een vroeg stadium van ontwikkeling (trl-niveau 3) omdat een degelijke testomgeving en -installatie noodzakelijk zijn om de extreme procescondities te kunnen bereiken waarbij de veiligheid is gegarandeerd. In november 2020 dienden zij hun projectvoorstel in bij STOWA.
De belangrijkste nieuwe elementen die ze nog moeten ontwikkelen zijn de RMC (reaction mixture conditioning) unit en de reactor. De initiatiefnemers denken 6 jaar nodig te hebben voor ze de eerste commerciële installatie in bedrijf kunnen nemen.

Thermietreactie met aluminium

De terugwinning van de witte fosfor gebeurt via een thermietreactie met aluminium. Dit is een vastestofreactie tussen een metaalpoeder en een fijnverdeeld metaaloxide bij hoge temperaturen. Daarbij moet het metaalpoeder minder edel zijn dan het metaal in het metaaloxide. Bij het Spodofos procedé wordt aluminiumschroot gebruikt. De kosten die hiermee gepaard gaan, vallen volgens het onderzoek weg tegen de opbrengsten van de teruggewonnen fosfor.

Aluminiumschroot

Voor elke ton verwerkte as produceert het proces ongeveer één ton slak. Vanwege het hoge aluminiumgehalte van de slak verwachten de onderzoekers dat deze toepasbaar is als grondstof voor vuurvast materiaal (bijvoorbeeld cement, keramiek, steen).
Afhankelijk van de toepassing van de slak varieert de terugverdientijd tussen de 2 en 5 jaar bij grootschalige toepassing, denken de onderzoekers. De levenscyclusanalyse van CE Delft laat zien dat het Spodofos-proces een gunstige klimaatimpact heeft van -1.007 tot wel -2.328 kg CO2-eq per ton as, afhankelijk van de mogelijke toepassing van de slak.

Lab- en pilotonderzoek

Voor de verwerkingscapaciteit van een toekomstige Spodofos installatie hielden de onderzoekers een capaciteit van 50.000 ton as van de verbranding van zuiveringsslib per jaar als basis aan. Dit komt ongeveer overeen met de gezamenlijke asproductie van SNB en HVC.

De business case ziet er volgens Uijterlinde positief uit. “Vooral de verwachte opbrengsten van witte fosfor zijn belangrijk, evenals de afzet van de slakken. Zeker in dit stadium hebben we verschillende aannames moeten maken, maar het blijft een beetje koffiedik kijken. Fluctuaties op de grondstoffenmarkt blijven een risico. Maar al met al is STOWA enthousiast over de potentie en verkennen we verdere opschaling via lab- en pilotonderzoek.”

De initiatiefnemers zijn volgens haar met diverse partijen in de keten, zoals slibverwerkers, aluminium leveranciers en potentiële afnemers van fosfor en slak, in gesprek om in de verdere ontwikkeling te participeren.

Lees hier het rapport