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Abstract(s)
Eutrophication is the process by which a water body becomes excessively enriched with nutrients leading to excessive growth of algae and other aquatic plants, which depletes the oxygen in the water and can harm or kill other aquatic life. One of the causes of eutrophication is agricultural run-off, for example, resulting from the application of manure to soil, with phosphorus (P) from manure playing a significant role in this process.
Phosphorus in manure is mainly present as magnesium phosphate (struvite) but its transformation into iron phosphate (vivianite) could have advantages for its recovery. Thanks to its paramagnetic properties, vivianite can be recovered using magnets which has been proven on a pilot scale from digested sludge. However, the high bicarbonate (HCO3-) content in manure makes vivianite formation less efficient because it leads to the formation of the iron carbonate (siderite). To further investigate the role of bicarbonate content in vivianite formation, two experiments were conducted: First, the digested manure went through a stripping process in which the high bicarbonate content was gradually reduced, followed by the addition of an iron solution to observe vivianite formation. Second, the formation of vivianite from struvite was studied at different bicarbonate
concentrations in ultrapure water, as it is a less complex matrix. The digested manure was gradually stripped up to 130, 60, and 35 mM bicarbonate. Upon iron addition, vivianite formation efficiency was analysed with Mössbauer spectroscopy. The dissolution of struvite and formation of vivianite could be traced by the release of magnesium into the solution. The lower the bicarbonate content, the more struvite dissolved, and the more
vivianite formed, with efficient vivianite formation below 50 mM bicarbonate. The struvite/iron/bicarbonate system in ultrapure water showed similar results to those observed in the manure samples, confirming that bicarbonate content is a barrier to vivianite formation in digested manure.
A eutrofização é o processo pelo qual um corpo de água fica excessivamente enriquecido com nutrientes, levando ao crescimento excessivo de algas e outras plantas aquáticas, o que esgota o oxigénio na água e pode prejudicar ou matar outras formas de vida aquática. Uma das causas da eutrofização são os efluentes agrícolas resultantes, por exemplo, da aplicação de estrume no solo, desempenhando o fósforo (P) presente no estrume um papel significativo neste processo. O fósforo no estrume está presente principalmente sob a forma de fosfato de magnésio (estruvite), mas a sua transformação em fosfato de ferro (vivianite) pode trazer vantagens para a sua recuperação. Graças às suas propriedades paramagnéticas, a vivianite pode ser recuperada utilizando ímanes, o que já foi comprovado à escala piloto a partir de lamas digeridas. No entanto, o elevado teor de hidrogenocarbonato (HCO3-) no estrume torna a formação de vivianite menos eficiente uma vez que leva à formação de carbonato de ferro (siderite). Para investigar melhor o papel do teor de hidrogenocarbonato na formação de vivianite, duas experiências foram realizadas: Em primeiro lugar, o estrume digerido passou por um processo de absorção onde o elevado teor de hidrogenocarbonato foi eliminado gradualmente e em seguida uma solução de ferro foi adicionada para observar a formação da vivianite. Em segundo lugar, foi estudada a formação de vivianite a partir da estruvite em diferentes concentrações de hidrogenocarbonato em água ultrapura por ser uma matriz menos complexa. O estrume digerido passou por uma absorção de hidrogenocarbonatos até 130, 60 e 35 mM no produto final. Após a adição de ferro, a eficiência de formação de vivianite foi analisada com espectroscopia Mössbauer. A dissolução da estruvite e a formação da vivianite foram rastreadas pela libertação de magnésio na solução. Quanto menor for o teor em hidrogenocarbonato, mais estruvite se dissolve e mais vivianite se forma, com uma formação eficiente de vivianite abaixo dos 50 mM de hidrogenocarbonato. O sistema estruvite/ ferro/ hidrogenocarbonato em água ultrapura apresentou resultados semelhantes aos observados nas amostras de estrume, confirmando o teor de hidrogenocarbonato como barreira à formação de vivianite no estrume digerido.
A eutrofização é o processo pelo qual um corpo de água fica excessivamente enriquecido com nutrientes, levando ao crescimento excessivo de algas e outras plantas aquáticas, o que esgota o oxigénio na água e pode prejudicar ou matar outras formas de vida aquática. Uma das causas da eutrofização são os efluentes agrícolas resultantes, por exemplo, da aplicação de estrume no solo, desempenhando o fósforo (P) presente no estrume um papel significativo neste processo. O fósforo no estrume está presente principalmente sob a forma de fosfato de magnésio (estruvite), mas a sua transformação em fosfato de ferro (vivianite) pode trazer vantagens para a sua recuperação. Graças às suas propriedades paramagnéticas, a vivianite pode ser recuperada utilizando ímanes, o que já foi comprovado à escala piloto a partir de lamas digeridas. No entanto, o elevado teor de hidrogenocarbonato (HCO3-) no estrume torna a formação de vivianite menos eficiente uma vez que leva à formação de carbonato de ferro (siderite). Para investigar melhor o papel do teor de hidrogenocarbonato na formação de vivianite, duas experiências foram realizadas: Em primeiro lugar, o estrume digerido passou por um processo de absorção onde o elevado teor de hidrogenocarbonato foi eliminado gradualmente e em seguida uma solução de ferro foi adicionada para observar a formação da vivianite. Em segundo lugar, foi estudada a formação de vivianite a partir da estruvite em diferentes concentrações de hidrogenocarbonato em água ultrapura por ser uma matriz menos complexa. O estrume digerido passou por uma absorção de hidrogenocarbonatos até 130, 60 e 35 mM no produto final. Após a adição de ferro, a eficiência de formação de vivianite foi analisada com espectroscopia Mössbauer. A dissolução da estruvite e a formação da vivianite foram rastreadas pela libertação de magnésio na solução. Quanto menor for o teor em hidrogenocarbonato, mais estruvite se dissolve e mais vivianite se forma, com uma formação eficiente de vivianite abaixo dos 50 mM de hidrogenocarbonato. O sistema estruvite/ ferro/ hidrogenocarbonato em água ultrapura apresentou resultados semelhantes aos observados nas amostras de estrume, confirmando o teor de hidrogenocarbonato como barreira à formação de vivianite no estrume digerido.
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Keywords
Phosphorus recovery Vivianite Anaerobic digestion Manure management Eutrophication Ammonia stripping Alkalinity Integrated resource recovery Recuperação de fósforo Vivianite Digestão anaeróbia Gestão de resíduos Eutrofização Absorção de amoníaco Alcalinidade Recuperação integrada de recursos