С января 2026 года в Швейцарии законодательно закреплена переработка фосфора (P) из сточных вод. Это ответ федерального правительства на зависимость от импорта и потерю ценных питательных веществ через канализационную систему. Промышленность и научные исследования работают над решениями для замыкания этого цикла, в том числе проект Innosuisse BioPhosRec, демонстрирующий, как фосфор из отходов очистных сооружений может быть использован в высококачественных удобрениях.
Авторы: доктор Ирис Воллманн, научный сотрудник, исследовательская группа «Защита водных ресурсов и материальные потоки», Agroscope; Флурина Альбин, научный сотрудник, исследовательская группа «Защита водных ресурсов и материальные потоки», Agroscope.
Фосфор необходим для роста растений, но его мировые запасы ограничены. Существующие технологии позволяют целенаправленно извлекать фосфор в виде струвита из осадка сточных вод и самих сточных вод, что иногда сопряжено с высокими затратами ресурсов. В то же время содержащие струвит минералы накапливаются в трубах и реакторах очистных сооружений, что требует дорогостоящей утилизации.
В проекте BioPhosRec эти спонтанно осажденные фосфорсодержащие минералы ферментируются вместе с бытовыми зелеными отходами и сельскохозяйственными отходами в отсутствие кислорода (анаэробное сбраживание) и/или впоследствии компостируются. Для разработки практичных и удобных в использовании продуктов объединили усилия Oberland Energie AG Thun, Северо-Западный швейцарский университет прикладных наук и научно-исследовательский институт Agroscope.
Были протестированы различные варианты струвитового компоста: содержащие струвит минералы добавлялись в процесс либо (1) до анаэробного сбраживания, (2) до компостирования, либо (3) непосредственно перед внесением. Цель состояла в том, чтобы проверить, как анаэробное сбраживание и/или компостирование влияют на доступность фосфора в удобрениях.
Исследователи Agroscope провели тестирование влияния фосфорного (P) удобрения компостом в теплице при севообороте райграса и кукурузы. Другие питательные вещества добавлялись по мере необходимости. Было два варианта экспериментальной почвы с дефицитом фосфора, различающиеся значением pH: неизвесткованная (pH 5,6) и известкованная (pH 6,6).
Как это часто бывает в экспериментах с фосфором, наблюдалась четкая зависимость доступности фосфора от pH почвы.
В неизвесткованной почве (pH 5,6) все варианты внесения удобрений привели к значительно более высоким урожаям и поглощению фосфора по сравнению с неудобренным вариантом. Внесение струвита и струвитовых компостов дало такие же высокие результаты, как и растения, удобренные тройным суперфосфатом. В варианте без фосфорного удобрения на неизвесткованной почве наблюдалось значительное снижение роста растений. Вероятно, это было связано с сильным закислением почвы (pH 4,9), которое, помимо дефицита фосфора, также ухудшает поступление других питательных веществ и может привести к токсичности алюминия.
Напротив, в известкованной почве (pH 6,6) наблюдалась значительная фиксация фосфора, предположительно за счет образования плохо растворимых фосфатов кальция. Особенно сильно пострадали удобрения с высоким содержанием доступного для растений фосфора, такие как струвит без компоста.
Примечательно, что компост, в который перед анаэробным сбраживанием был добавлен струвит, оказался единственным, в котором не наблюдалось фиксации фосфора на известкованной почве. По-видимому, фосфор в этом компосте остается доступным для растений в более широком диапазоне pH – свойство, известное в противном случае только при внесении удобрений с трифосфатом натрия.
Удобряющий эффект этого струвитового компоста остается стабильным даже при различных уровнях pH – явное преимущество перед минералами, содержащими струвит, которые не показали удобрительного эффекта в известкованной почве. Это делает струвитовый компост перспективным удобрением, которое, помимо стабильного фосфорного удобрения, обогащает почву ценным органическим материалом.
В свете новых законодательных требований проект Innosuisse Bio-PhosRec предоставляет ценные сведения для практического применения переработанных фосфорных удобрений. Компосты из струвита, полученные методом совместной ферментации, могут сыграть ключевую роль в замыкании региональных циклов питательных веществ и частичной замене импортируемых фосфорных ресурсов. Это позволяет превратить отходы сточных вод в ценное удобрение для швейцарского сельского хозяйства.
Справочно
Струвит (фосфат магния и аммония, MgNH₄PO₄ · 6H₂O) спонтанно образуется в водных растворах при контакте Mg, NH₄⁺ и PO₄, например , в сточных водах и осадочных потоках очистных сооружений. Это очень эффективное, медленно растворяющееся фосфорное удобрение. В связи с этим оно одобрено для использования в органическом земледелии в ЕС с 2023 года, но не соответствует рекомендациям BioSuisse (это крупнейшая зонтичная организация производителей органической продукции в Швейцарии. Стандарты Bio Suisse являются частными и добровольными; они значительно превосходят минимальные государственные требования Швейцарии и регламенты ЕС по органике).
Источник: UFA-Revue. Автор заглавного фото: Ирис Воллманн.