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07.01.2020

Dünger aus Klärschlamm

Ab 2032 müssen große Kläranlagen nach den Vorgaben der Abfall- und Klärschlammverordnung Phosphate aus dem Klärschlamm, bzw. der Asche zurückgewinnen. Einen Ansatz dazu verfolgt die P-bac Technologie, die Experten der Firma Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG entwickelt und im Projekt „Phosphorrecycling - vom Rezyklat zum intelligenten langzeitverfügbaren Düngemittel - PRil” gemeinsam mit der Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Alzenau und der ICL Fertilizers Deutschland GmbH vom Labormaßstab in den Technikumsmaßstab übertragen haben. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert. Der Phosphor, der über das neue Verfahren aus der Asche zurückgewonnen wird, hat eine Pflanzenverfügbarkeit von 50 Prozent, bezogen auf einen wasserlöslichen Phosphatdünger. Zum Vergleich: Das Phosphat in der reinen Klärschlammasche ist nahezu gar nicht pflanzenverfügbar. Zudem ist das enthaltene Substrat weitgehend schadstofffrei, die relevanten Schadstoffe können laut dem IKWS um mehr als 90 Prozent reduziert werden. Die Kosten für das hergestellte Phosphat gibt das IWKS mit etwa zwei Euro pro Kilogramm an. Zwar ist der Phosphor aus recycelten Quellen auch damit bislang noch teurer als der primäre Phosphor aus Marokko, der bei 70 Cent pro Kilogramm P2O5 liegt. Doch enthält der primäre Phosphor im Gegensatz zum recycelten zunehmend Schadstoffe wie Cadmium und Uran. Das Verfahren, mit dem der Phosphor aus dem Klärschlamm zurückgewonnen wird, hat die Firma Fritzmeier entwickelt. Der Clou: Statt Chemikalien wie Schwefelsäure zur Klärschlammasche zu geben, überlassen die Experten Bakterien das Feld. Diese nehmen Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf - schaffen somit also einen weiteren Vorteil - und stellen unter Zugabe von elementarem Schwefel selbst Schwefelsäure her, mit der sie den Phosphor aus der Asche lösen. Andere Bakterien nehmen den Phosphor unter geschickt gewählten Lebensbedingungen auf, reichern ihn an und geben ihn unter anderen Lebensbedingungen wieder ab: Es fällt festes Eisenphosphat aus, das von der Laugungslösung abgetrennt werden kann. Die Forscher des Fraunhofer IWKS widmeten sich unter anderem dem Prozesswasser. Um einen Liter Klärschlammasche zu rezyklieren sind etwa zehn Liter Prozesswasser nötig. Nach der Abtrennung des Phosphats lässt es sich direkt für die erneute Vermehrung der Bakterien verwenden, und muss erst nach einigen Zyklen entsalzt werden. Das IWKS hat die Membranfiltration soweit anpassen können, dass 98 Prozent des eingesetzten Sulfats - also den Schwefel - aus dem Wasser entfernen und letztendlich 75 Prozent des Prozesswassers im Kreis geführt werden kann. Damit reduziert sich die Menge des zu entsorgenden Prozesswassers erheblich und führt zu hohen Einsparungen an Energie. Das Verfahren ist somit nicht nur sehr umweltschonend, sondern es fällt auch ein großer Kostenfaktor weg. Denn die Energie, die zum Verdampfen des Wassers aufgewendet werden müsste, ist einer der größten Kostentreiber. Mit der Membranfiltration konnte das Forscherteam die Betriebskosten erheblich senken. Das Gesamtverfahren ist bereits im Hundert-Liter-Maßstab einsatzbereit.

Recyceltes Phosphat aus Klärschlammasche, gewonnen mit dem P-bac-Verfahren. (Foto: Fraunhofer IWKS

Webcode: 20200107_002