Phosphor aus Klärschlamm zurückgewinnen

Phosphor ist ein unabdingbarer Rohstoff, der von der Europäischen Union als kritischer Rohstoff klassifiziert wurde. Daher muss er aus Abfällen zurückgewonnen werden. Allerdings gilt es noch, das dafür geeignetste Verfahren zu finden.

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Die Bundesregierung hat 2017 der Abfallwirtschaft die Vorgabe gemacht, Phosphor aus Abwasserströmen abzutrennen. "Durch die Verordnung erfolgt eine an Nachhaltigkeitsgrundsätzen orientierte Neuausrichtung bei der Nutzung des knapper werdenden und nur begrenzt mit geringer Schadstoffbelastung verfügbaren Rohstoffes Phosphor, der künftig verstärkt aus Abfällen (Klärschlamm) zurückgewonnen werden muss. Hierdurch wird zudem auch ein Beitrag zur Verminderung der Abhängigkeit von Importen dieses wichtigen Rohstoffes geleistet", heißt es in der Begründung, die auch im Kapitel "Abfall- und Kreislaufwirtschaft: Prioritäten für nachhaltiges Ressourcenmanagement" des Springer-Fachbuchs "Nachhaltiges Management" noch einmal nachgelesen werden kann. Die Bedeutung des Phosphors wird im Kapitel "Phosphor – der Flaschenhals des Lebens“ im Springer-Fachbuch "Praxishandbuch der Kreislauf- und Rohstoffwirtschaft" erläutert.

Festgeschrieben ist all das, also die Pflicht zum Recycling von Phosphor, in der Klärschlammverordnung, abgekürzt AbfKlärV. Auf diese wird detailliert im Kapitel "Klärschlamm" des Springer-Fachbuchs "Praxishandbuch der Kreislauf- und Rohstoffwirtschaft" eingegangen. Darin schreiben die Autoren: "Klärschlammerzeuger müssen den Klärschlamm, sobald dieser einen Phosphorgehalt von 20 g oder mehr je kg TM aufweist, unmittelbar einer Phosphorrückgewinnung (Alternative 1) oder einer thermischen Vorbehandlung zuführen (Mono‐ oder Mitverbrennung; Alternative 2)." Diese Vorgabe gilt, so ist es im Konferenzbericht "Phosphor-Rückgewinnung: Wie geht es weiter?" zum Forum der Deutschen Phosphor Plattform (DPP) im September 2019, der im Springer-Fachmagazin "Wasser und Abfall" (Ausgabe 11/2019) erschienen ist, nachzulesen, für alle Kläranlagenbetreiber ab 2029. "Die derzeit praktizierte bodenbezogene Verwertung von Klärschlämmen ist ab 2029 nur noch bei Kläranlagen mit einer Ausbaugröße < 100.000 EW und ab 2032 nur noch mit einer Ausbaugröße < 50.000 EW zulässig", wie Hans-Walter Schneichel vom Ministerium für Umwelt und Energie, Ernährung und Forsten Rheinland-Pfalz referierte.

Monoverbrennung stellt ein ganzheitliches Konzept dar

"Die thermische Klärschlammbehandlung als das Verfahren der Wahl ist allgemein akzeptiert, da sie zuverlässig organische Schadstoffe zerstört und es dennoch ermöglicht, wertvolle Düngestoffe insbesondere Phosphor zurückzugewinnen", heißt es im Fachbeitrag "Klärschlamm im Wandel der Zeiten", der ebenfalls in der bereits aufgeführten "Wasser und Abfall" zu finden ist. Wobei auch erwähnt wird, dass die Mitverbrennung des Schlamms in Kohlekraftwerke bald nicht mehr in Betracht kommt, da der Klimaschutz den Kohleausstieg zwingend erforderlich macht, und auch die Mitverbrennung in Zementwerken bald der Vergangenheit angehört, weil die wertvollen Düngekomponenten und insbesondere der Phosphor dabei unwiederbringlich verloren gehen. Vielmehr, so schreibt Springer-Redakteur Martin Faulstich: "Die neuen Fragen der thermischen Klärschlammverwertung befassen sich jetzt damit, wie zentral oder dezentral Entwässerung, Trocknung und Monobehandlung denn sein sollen. Bei der Phosphorrückgewinnung kommt noch die Frage hinzu, welches der zahlreichen Verfahren sich denn ökologisch und ökonomisch durchsetzen wird."

Praxistauglichkeit im großtechnischen Maßstab ist nachzuweisen

"Die Monoverbrennung von Klärschlamm stellt dabei ein ganzheitliches Konzept zur gesicherten Verwertung der Klärschlammmengen dar", schreibt Sonja Wiesgickl im Fachartikel "Aller guten Dinge sind drei - verschiedene Standort- und Kapazitätsvarianten zur Klärschlammmonoverbrennung". Ein vielversprechender Ansatz könne hier die Etablierung von innovativen Klärschlammmonoverbrennungskonzepten unter Berücksichtigung standortspezifischer Rahmenbedingungen sein. Konzepte dafür seien bereits von einzelnen Unternehmen entwickelt worden, wobei unter anderem die thermische Behandlung des Klärschlamms durch den Einsatz der stationären S2E-Wirbelschichttechnologie erfolgt. Das System der stationären Wirbelschichtverbrennung habe sich als Verfahren nach dem Stand der Technik zur thermischen Klärschlammbehandlung weltweit etabliert – es stelle eine besonders effiziente und schadstoffarme Technologie für Verbrennungsanlagen dar, so Wiesgickl. Andere Konzepte setzen auf die Versetzung des Klärschlamms vor der Verbrennung im Drehrohrofen, auf den Zusatz von Additiven oder das Tetraphos-Verfahren. Mit letzterem hat "Remondis in Kooperation mit der Stadt Hamburg bewiesen, dass eine wirtschaftliche Phosphatrückgewinnung aus Klärschlammaschen möglich ist", heißt es im Kapitel "Smart Waste Management für die Smart City" im Springer-Fachbuch "Smart City – Made in Germany". Bei diesem Verfahren werden außer Phosphor noch weitere Rohstoffe als Nebenprodukte aus der Asche zurückgewonnen. Dies verbessere die Wirtschaftlichkeit und sei ein notwendiger Paradigmenwechsel vom Abfall zur Ressource.

All dies zeigt, dass es für die Phosphor-Rückgewinnung aus Abwasser, Klärschlamm und -aschen vielversprechende Verfahrensansätze gibt. Laut Springer-Autor Edgar Freund gilt allerdings auch, dass deren Praxistauglichkeit in naher Zukunft im großtechnischen Maßstab noch nachzuweisen ist. Freund schreibt in seinem DPP-Forumsbericht: "Kommunen und Verbände sind gefordert, zeitnah möglichst regionale Entsorgungskonzepte zu entwickeln, um die Anforderungen der Klärschlammverordnung bis zum Jahr 2029 fristgerecht umzusetzen."