专题文章
家畜粪便中磷的回收与去污染
磷――许多农业资料和家居用品里都含有磷，例如化肥、洗涤剂，等等 - 这种元素如果大量地释放到环境里，就会造成藻类和微生物的大量滋生，污染水体，从而对捕捞渔业、养殖渔业、游泳区和饮水造成影响。
在法国Cemagref的农业研究与环境工程中心，科学家们正在研究从动物粪便中回收磷元素从而降低水体污染的方法。随着天然磷源越来越贫乏，畜场经营成本越来越高，新的工艺可能成为未来的解决方案。
磷是从磷矿石当中提炼的，是生命过程不可或缺的元素。在农业当中，磷作为矿物质元素被用来促进作物和动物的生长。
然而，如果过量地使用，就会有大量的磷经过水土流失和淋溶释放到环境当中。在集约化种植业或养殖业流行的地区，河流当中50%以上的磷都是由于这种污染造成的。此外还有很多的磷污染是由家用洗涤剂造成的。
这种矿物元素大量释放会造成河流的富营养化，导致某些细菌的大量滋生，影响水质，对捕捞渔业、养殖渔业、游泳区和饮水造成影响。
在良好农业实践的基础上进行回收
为了降低这种风险，现在已有法规限制含磷产品的施撒，鼓励农场减少化肥用量。
但是对于集约化畜牧业集中的地区，例如布列塔尼，动物粪便中的磷（以及氮）已经超过了作物施肥所需要的量。
怎样才能把磷从粪便中提取出来以便运输到其它地区，从而减少污染？
在Cemagref，科学家正在研究回收磷的工艺，用在污水处理厂或农业排污的处理，从而可以把回收的磷直接用作磷肥。
研究小组尤其把重点放在畜场粪便当中磷元素的各种形式以及处理过程中如何对这些磷化合物进行转化的方面。60至80%的磷是以矿物颗粒的形式和有机物质沉积在一起。
四步工艺
研究小组设计出了一种工艺，可以把磷从污水的有机物质上分离出来。
这个工艺包括四个步骤：
- 用甲酸将磷溶解，以便在液相对其进行分离，
- 将固体部分从含磷的溶液中分离，
- 加入氧化镁使磷结晶，进行化学沉淀，以及
- 对溶液进行过滤，以矿物质形式将磷回收，用作化肥。
工艺的目标是获得大尺寸的结晶，以便易于过滤和干燥。
本工艺优化过程的关键在于改进沉淀前的分离步骤。
如果只是简单地把固体撇出来，那么就只能回收50%的磷，但结晶会足够大，能够过滤。
另一项技术是加入聚合物，然后在沉淀前对溶液进行过滤，这样可以回收80%的磷，但结晶很小，难于过滤。
研究人员正在继续努力，对这一必须的结晶步骤进行优化，以便确定最佳的条件，既能产生出较大的结晶颗粒，又能提高回收效率。
在自然磷源枯竭之前采取行动
根据目前的知识，磷的回收工艺包括酸溶解步骤，这个步骤的成本很高，目前是阻碍这个回收工艺广泛应用的主要经济障碍。
Cemagref的研究人员和欧洲布列塔尼大学联合对这些经济因素进行了分析，结果显示，回收磷肥与进口化肥相比无竞争优势。
然而，未来几十年当中这个情况可能会发生改变，这是由于自然界的磷储备日益枯竭，化肥价格越来越高，而且提炼成本也越来越高。
尽管关于磷供应何时枯竭的问题有各种不同的估算，但目前的可开采磷储备将在一个世纪之内耗竭。
2010年12月
