Uddannelses- og Forskningsministeriet – FTP - Phosphorus capture and recycling by magnetically anchored single sheet sorbents (MagS3)

Project: Research

Project Details

Description

Phosphorus (P) is a limited resource, recently added to EU’s list of critical raw
materials accompanied by a strong political demand for P recycling and reduced
import of rock phosphate. Simultaneously, P leached from agricultural soils is the main pollutant in surface waters. Our MagS3 project aims to develop a new concept for capture and harvest of P from natural waters and waste waters based on engineered 2D-materials. Phosphorus will be adsorbed on high-affinity magnetic nanoparticles, which subsequently can be harvested magnetically and the sequestered P recycled. The filter material is based on single sheet metal oxides (SSMOs), a new, unique class of 2D materials with extremely high surface areas and fast, strong and selective P binding. To facilitate collection of the SSMOs from water, magnetite ”anchors” attached to the SSMOs enables magnetic separation. The project spans from synthesis and fundamental structural studies of the MagS3 particles to pilot scale testing.

Layman's description

Fosfat (P) anvendes som gødning i landbruget og er en begrænset ressource på
EU's liste over kritiske råstoffer. Samtidig forårsager udvaskning af P fra
landbrugsjorde eutrofiering af vandmiljøet. MagS3 projektet udvikler et nyt
koncept, hvor P i vandmiljøet opsamles af højreaktive magnetiske nanomaterialer, der derefter indfanges af et magnetfelt, og den bundne P genindvindes. Projektet spænder fra fundamental design af nanomaterialer til pilotskala-test af P-fjernelse på afløbsvand. Filtermaterialet er baseret på udvikling af nye 2D materialer baseret på metaloxid-lag (”single sheet metal oxides”, SSMO’er) eksfolieret fra lagdelte mineraler og kemisk modificeret for optimal P adsorption. SSMO’erne binder P hurtigt, selektivt og effektivt på grund af deres ekstremt store overfladeareal og kemiske egenskaber. Filtermaterialet MagS3, der består af SSMO’er kombineret med et magnetisk bærermateriale, kan derved indfanges (elektro)magnetisk. I projektet udvikler vi de mest effektive SSMO’er ved at bestemme deres egenskaber på atomart niveau ved brug af state-of-the-art måleteknikker og design af syntesemetoder til forankring af SSMO’er på magnetit. De mest lovende MagS3 materialer testes i et pilotanlæg på afløbsvand. Projektet financierer to postdocs og er et samarbejde mellem Københavns Universitet, Syddansk Universitet, Vandcenter Syd og Veolia, med internationale partnere fra Université Lorraine, Université Blaise-Pascal og Virginia Tech.
StatusActive
Effective start/end date01/12/201730/11/2020