[en] Phosphorous is considered as an essential resource since it plays a key role in the development of plants, animals and humans. It is a non-renewable resource and as a consequence to the fast growth of the world population, phosphorous demand for food and fertilizers for crops will increase inevitably putting its reserves in risk of depletion, which are estimated to be exhausted in the next century. On the other hand, nitrogen content in soils is limited, which is proposed to be sold by fixing it in reactive forms such as amino-acids, nitrate and ammonia; however, natural fixing is insufficient for covering all the food and energy demand of the rising world population, so the anthropogenic production of nitrogen is currently emerging by industrial processes(i.e., Haber–Bosch process) that are high energy intensive and produce significant GHG emissions. In this work, an environmental and economic assessment of phosphorus and nitrogen recovery from a wastewater treatment plant and their further application as fertilizersin a crop field was carried out. Later on, it was compared with the crop field application of commercial mineral fertilizers. To compare both alternatives, a lifecycle assessment (LCA) and a lifecycle costing (LCC) were carried out. The LCA was performed by means of the software OpenLCA v10.1.2 and the ecoinvent v3.6 database. The sludge line configuration to be assessed was full-scale implemented in Murcia-Este wastewater treatment plant (WWTP) and it was based on the production of a PO4-enriched stream from sludge via elutriation in the primary thickeners. Phosphorus rich stream was treated in a struvite crystallizer unit, precipitating as phosphates, ammonium and magnesium as struvite beads, while nitrogen recovery as ammonium salts (e.g., ammonium nitrate) was recovered by means of zeolite ion exchangers columns as a pre-concentration process and a hollow fibber membrane contactors (HFMC) stage to produce liquid fertilizer. In most of environmental categories, nutrient recovery scenario resulted in higher environmental impacts than baseline scenario, which were mainly attributed to high requirements of nitric acid and potassium sulphate, directly applied on the crop field and in the case of nitric acid also in the ammonium nitrate recovery unit. LCA results suggested that some strategies would be needed to improve the environmental performance of the nutrient recovery scenario focusing on the reduction of these fertilizers requirements. Moreover, as expected, LCC analysis resulted in higher costs for nutrient recovery scenario. Finally, after analysing the results, a business plan around the assessed nutrient recovery model and the recovered nutrients for their use as fertilizers could be designed in order to promote the transition from a linear economy model to a circular economy model taking into consideration the environmental, economic, technical and social aspects that could entail.

[es] El fósforo es considerado un recurso esencial debido a su relevancia en el desarrollo de las plantas, animales y humanos. Se trata de un recurso no renovable y como consecuencia al rápido crecimiento de la población mundial, la demanda de fósforo para alimentos y fertilizantes para cultivos se verá aumentada inevitablemente, poniendo sus reservas en riesgo de agotamiento. Por otro lado, el contenido de nitrógeno en el suelo es limitado, lo que se pretende solventar mediante la fijación de este en sus formas reactivas como aminoácidos, nitratos y amonio; no obstante, la fijación natural del nitrógeno no es suficiente para cubrir toda la demanda energética y alimenticia de la creciente población mundial, por lo que su producción antropogénica está surgiendo actualmente mediante procesos industriales (proceso Haber–Bosch) con un alto coste energético y altas emisiones de GEI. En el presente estudio, se realizó una evaluación ambiental y económica de la recuperación de fósforo y nitrógeno de una EDAR y su posterior aplicación como fertilizantes en un campo de cultivo. Posteriormente, se llevó a cabo la comparación con la aplicación de fertilizantes inorgánicos comerciales directamente en el campo de cultivo. Para comparar las dos alternativas, se llevaron a cabo tanto un análisis de ciclo de vida (ACV) como un análisis de coste de ciclo de vida (CCV). El ACV se realizó a través del software OpenLCA v1.10.2 y la base de datos ecoinvent v3.6. La configuración de la línea de lodos a evaluar se implementó a gran escala en la EDAR Murcia-Este y se basó en la producción de una corriente enriquecida con PO4 - a partir de elutriación de lodos en los espesadores primarios. La corriente rica en fósforo se trató en una unidad de cristalización de estruvita, precipitando como fosfatos, amonio y magnesio en forma de perlas de estruvita. La recuperación de nitrógeno como sales de amonio (p.e., nitrato de amonio) se llevó a cabo mediante columnas de intercambio iónico de zeolita como proceso de preconcentración y una etapa de contactores de membrana de fibra hueca (HFMC). En la mayoría de categorías ambientales, el escenario de recuperación de nutrientes resultó en mayores impactos ambientales respecto al escenario base, atribuidos principalmente a los altos consumos de ácido nítrico y sulfato de potasio. Los resultados del ACV sugirieron la necesidad de estrategias de mejora del desempeño ambiental de este escenario centrándose en la reducción de los consumos de estos fertilizantes. Además, como se esperaba, el análisis CCV resultó en costes más elevados para el escenario de recuperación de nutrientes. Finalmente, tras analizar los resultados, se podría plantear el diseño de un plan de negocio entorno al modelo de recuperación de nutrientes evaluado y los nutrientes recuperados para su uso como fertilizantes con el fin de promover la transición de un modelo de economía lineal a un modelo de economía circular teniendo en cuenta los aspectos medioambientales, económicos, aspectos técnicos y sociales que pudiera conllevar.