Obtaining new-generation biomass fuels and bio-based fertilisers from sludges through biodrying and advanced composting technologies to enhance the overall resource recovery of the water sector

Abstract

En el context de l'actual pla d'acció europeu d'economia circular, els fangs de depuradora presenten un potencial com a font de nutrients i d'energia. A causa d'algunes limitacions tècniques, ambientals i/o econòmiques de les tecnologies convencionals de valorització de fangs, s'estan desenvolupant alternatives innovadores de valorització de fangs. Es poden obtenir combustibles de biomassa i fertilitzants de base biològica d'alta qualitat i sostenibles aplicant tecnologies de bioassecatge i compostatge avançat a fangs amb un contingut elevat de nutrients i energia, respectivament. En el marc d'aquesta tesi, es va construir una planta pilot completament operativa de bioassecatge i compostatge avançat. La viabilitat tècnica de les tecnologies de bioassecatge i compostatge avançat es va avaluar a través de l'eficiència dels seus processos desenvolupant amb aquesta finalitat nous indicadors de procés innovadors. El bioassecatge de fangs aconsegueix obtenir combustibles de biomassa amb uns potencials calorífics considerables, mentre que la producció de fertilitzants de base biològica segura i d'alta qualitat a partir de fangs rics en fòsfor va ser possible mitjançant l'aplicació de compostatge avançat. Les dimensions ambientals i econòmiques de les tecnologies avançades de bioassecatge i compostatge aplicades als fangs es van avaluar mitjançant el seguiment de les emissions de gasos contaminants rellevants i l'anàlisi tecno-econòmica basada en la metodologia LCC. Les solucions afavoreixen al fi de l'estat de residus de dels fangs, fent passos ferms cap a la independència de les energies no renovables i les fonts de nutrients.

In the context of the current European circular economy action plan, sewage sludge presents potential as nutrient and energy source. Due to some technical, environmental and/or economic limitations of conventional technologies for sludge valorisation, innovative sludge valorisation alternatives are being developed. High quality and sustainable biomass fuels and bio-based fertilisers can be obtained by applying biodrying and advanced composting technologies to sludges with high nutrient and energy content, respectively. In the framework of this thesis, a completely operative pilot plant was built for biodrying and advanced composting. The technical feasibility of biodrying and advanced composting technologies was assessed through their process efficiencies developing for that purpose new innovative process indicators. Biodrying of sludges succeed in obtaining biomass fuels with considerable calorific values while the production of safe and high-quality bio-based fertilisers from phosphorus rich sludge was possible by using advanced composting. The environmental and economic dimensions of biodrying and advanced composting technologies applied to sludges were assessed through the monitoring of relevant polluting gaseous emissions and the techno-economic analysis based on LCC methodology. The solutions boost the end of waste status of sludge making in turn, firm steps towards the independency of non-renewable energy and nutrient sources.