We may be able to substitute nuclear power for coal, and plastics for wood, and yeast for meat, and friendliness for isolation-for phosphorus there is neither substitute nor replacement

We may be able to substitute nuclear power for coal, and plastics for wood, and yeast for meat, and friendliness for isolation-for PHOSPHORUS there is neither substitute nor replacement

• Isaak Asimov, The Relativity of Wrong,1975

Zawartość fosforu w organach ssaków

• kości.......................... 6,70-7,10 %

• uzębienie....................12,0-13,o%

• mięśnie........................ 0,30-0,85%

• krew.............................0,340-0,40%

• wątroba...................... .0,27%

• mózg.............................0,34%

• płuca............................ 0,16%

• nerki.............................0,16%

• skóra ............................0,18%

Średnia zawartość pierwiastków w suchej masie wyższych roślin/ppm/

• węgiel 460 000

• tlen 450 000

• azot 15 000

• potas 10 000

• wapń 5 000

• magnez 2 000

• FOSFOR 2 000-9000

• siarka 1 000

• chlor 100

• bor 20

• żelazo 100

• mangan 50

• cynk 20

• miedż 6

• molbden 0.1

Phosphorus-The supreme ruler

• Life can multiply until all the phosphorus has gone and then there is an inexorable halt which nothing can prevent .

• John Amsley ,The shocking History of Phosphorus-A Bibliography of The Devil Element,PAN Books,London 2000

Obieg fosforu w środowisku naturalnym zachodzi w trzech różnych cyklach:

• cykl nieorganiczny-trwający tysiące lat, skutkujący tworzeniem złóż mineralnych [wietrzenie skał, wymywanie, wytrącanie, sedymentacja....]

• cykl organiczny /land based organic cycle/-trwający przez sezon wegetacyjny [obieg fosforu w cyklu:gleba-roślina-układ pokarmowy-gleba-.....]

• cykl organiczny wodny /water-based organic cycle/ -trwający kilka dni [ cyrkulacja związków fosforu w akwenach

Globalny bilans fosforu /P2O5/

• zasoby glebowe-150 mln Mg/ rozproszone/

• globalna biomasa –2 mld Mg

• globalny wzrost w biomasie –10-20 mln Mg

• zasoby oceaniczne—0,12 mld Mg

• zasoby surowcowe- 3.8-8,o mld Mg /zasoby potencjalnie rezerwowe-11,0-22,0 mld Mg

• roczne wymywanie fosforu z gleb-12-15 mln Mg

• roczne wydobycie surowców fosforowych

• -42 mln Mg

W jaki sposób możemy uniknąć deficytu fosforowego

• zwiększyć wydobycie surowców fosforowych proporcjonalnie do wzrostu populacji / 25 kg surowca per capita/

• poprzez recyrkulację /odzysk/ z odchodów i ścieków

• na drodze uruchomienia niedostępnych dla roślin rezerw glebowych fosforu

Surowce fosforowe

• minerały pochodzenia sedymantacyjnego- fosforyty

• składnik –frankolit Ca10(PO4)6-x(CO3)x(F,OH)2

• minerały pochodzenia wulkanicznego- apatyty składnik-apatyt Ca10(PO4)6(F,OH)2

• roczne wydobycie 142 mln Mg /90% fosforyt/ dostarczając rocznie 42 mln Mg P2O5 5.4 mln Mg fluoru 14 500 Mg uranu

Eksport surowców fosforowych/mln.Mg/

• USA

• 1999 27.7

• 2ooo 17.9

• 2001 4.2

• 2002 0.06

• 2003 0.o6

• 2004 -2.4

• 2005 -2,5

• 2006 -2,6

Dyrektywa EU 91/271 The Urban Wastewater Treatment

• dopuszczalne stężenie fosforanów 2 mg/dm3 i 15mg/dm3 azotanów z oczyszczalni ścieków z miast,które zamieszkuje poniżej 100 tys.mieszkańców

• dopuszczalne stężenie fosforanów 1 mg/dm3 i 10 mg/dm3 azotanów z oczyszczalni ścieków miast , które zamieszkuje więcej niż 100 tys. mieszkańców

Historia Trójpolifosforanu Sodu

• STPP nowy składnik środków piorących i czyszczących-David Byerly 1936

• wprowadzenie STTP na rynek amerykański w 1946 roku przez Procter&Gamble

• 1977 US EPA-”Detergent Phosphate Ban”

• 1991 Dyrektywa „fosforanowa”

• 1995 The Swedish Phosphate Raport

Wykorzystanie niedostępnych dla roślin glebowych zasobów fosforowych

• bakterie rodzaju Bacillus i Pseudomonas /określane jako Phosphate Solubilizing Bakteria PSB/powodują rozkład struktury apatytowej powodując uruchomienie związków fosforanowych w sferze korzeniowej roślin.Stosowanie tch bakterii na pożywce zawierającej lignit umożliwiło zwiększenie plonów o 15%./Ricardson 2002, Sandara 2002/

Wykorzystanie mikroorganizmów w procesie wytwarzania nawozów fosforowych

• Udało się wyselekcjonować mikroorganizmy posiadające właściwości solubilizacji surowców fosforowych i jednocześnie współdziałających z mikroorganizmami wiążącymi azot.Stosując mieszaninę niskojakościowego fosforytu i siarki zaokulowaną bakteriami rodzaju Acidithiobacillus udało się uzyskać nawóz fosforowy bezpośrednio w glebie /Stamford 2003/

Strategia uniknięcia problemów związanych z ograniczoną dostępnością surowców fosforowych

• odzysk związków fosforu z odchodów hodowlanych

• odzysk związków fosforu ze ścieków przemysłowych i komunalnych metodami chemicznymi i biologicznymi

• wytwarzanie nawozów mineralnych na drodze rozkładu odpadów przemysłu rolno-spożywczego / kości, mączka kostna, pierze,popioły/

Strategia uniknięcia problemów związanych z ograniczoną dostępnością surowców fosforowych

• wykorzystanie bakterii typu PSB /Phosphate Solubilizing Bacteria/ do rozkładu niedostępnych dla roślin związków fosforu

• zastosowanie mikroorganizmów wspomagających proces poboru związków fosforu przez rośliny z surowców fosforowych

• rozwiązania technologiczne przetwarzania niskojakościowych surowców fosforowych

Wdrożone w skali przemysłowej nowe rozwiązania „fosforowe”

• Obniżenie strat związków fosforu w procesie przemywania odpadowego fosfogipsu / ZCh Police SA/

• Zastosowanie siarczanu amonowego do wytwarzania nawozów wieloskładnikowych /ZCH Police SA

• Nowe preparaty chemii gospodarczej / czyszczące, dezynfekcyjne/ na bazie fosforanu mocznika

Wdrożone w skali przemysłowej nowe rozwiązania „fosforowe”

• Preparat do prania wełny na bazie fosforanu mocznika / ZChG Pollena/

• Wykorzystanie surowców fosforowych do przetwarzania odpadów z gorzelni, zakładów ziemniaczanych na na wozy mineralno-organiczne/ zakłady w woj.opolskim

• Wielofunkcyjne nawozy wieloskładnikowe z mikroelementami/Intermag,Bonrol,Ekopl/

• Nawozy wieloskładnikawe granulowane

• metodą kompaktowania / ZCH Luboń SA/

Zweryfikowane w skali pilotowej nowe rozwiązania przetwarzania surowców fosforowych

• Bezodpadowa metoda przetwarzania surowców fosforowych na nawóz NPK 15:15:15 i kredę nawozową z całkowitą utylizacją fosfogipsu

• Metoda wytwarzania wysokiej czystości fosforanu mocznika o zastosowaniu paszowym i jako składnika środków czyszczących

• Metoda wytwarzania fosforanu paszowego z superfosfatu

• Metoda odzyskiwania uranu z ekstrakcyjnego kwasu fosforowego /

Aktualnie realizowane projekty wspólnie z zespołami Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu

• Paszowy fosforan wapniowy w procesie autorermicznym /bez suszenia/-wdrożenie w „FOSFORACH” w Gdańsku

• Preparat stabilizujący i dezodoryzujący przechowywaną gnojowicę / upowszechnianie w Wielkopolsce/

• Opracowanie metod dezodoryzacji w produkcji nawozów mineralnych

Aktualnie realizowane projekty wspólnie z zespołami Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu

• Nowa generacja mikroelementowych nawozów dolistnych

• Nawozy zawiesinowe mineralno-organiczne z wykorzystanie odnawialnych żródeł fosforu

• Wytwarzanie nawozów mineralno-organicznych z surowców odnawialnych / pierze-N, popioły-K kości , mączka kostna –P/

• Nowa generacja mikroelementowych dodatków paszowych na bazie alg z wykorzystaniem procesu biosorpcji i bioakumulacji

Wyzwania polityczno-gospodarcze

• Czy kupić złoża fosforytów krajach arabskich?

• Czy ograniczyć produkcję nawozów fosforowych i trójpolifosforanu sodu ?

• Czy tylko importować produkty fosforowe?

• Co zrobić z odpadowym kwasem siarkowym z KGHM ?

• Czy ograniczać produkcję środków piorących i czyszczących na bazie trójpolifosforanu sodu?

• Czy uruchomić produkcję nawozów mineralnych na bazie odchodów hodowlanych?

• Czy produkować nawozy w oczyszczalniach ścieków komunalnych i przemysłowych

Czy fosfor w przyszłości może znowu ujawnić swój diaboliczny charakter?

• Jeżeli w skali światowej nie zostaną podjęte działania pozwalające na racjonalną gospodarkę związkami fosforu , w tym stosowanie procesów utylizacyjnych, czekają nas w niedalekiej przyszłości problemy surowcowe, a w ich tle problemy międzynarodowe, podobne do obecnych problemów z ropą naftową i gazem ziemnym