Phosphor-Rückgewinnung in Zürich läuft im Pilotbetrieb

In den kommunalen Abwasserreinigungsanlagen der Schweiz fallen jährlich rund 200.000 Tonnen entwässerter Klärschlamm an. Gut die Hälfte davon kommt im Kanton Zürich zusammen. Innerhalb des Projekts ‚Phosphor-Mining‘ suchen die Schweizer seit 2012 im großen Maßstab nach Wegen, um daraus Phosphor zurückzugewinnen. Als vielversprechend könnte sich eine Kombination aus Monoverbrennung und Phos4Life-Verfahren erweisen.

Phos4Life ist beim Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung (ZAR) angesiedelt und wird unter Federführung des Amts für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) Zürich derzeit im kontinuierlichen Pilotbetrieb getestet. Ziel ist den Verantwortlichen zufolge, die industrielle Produktion von reiner, schwermetallfreier Phosphorsäure aus Klärschlammasche marktfähig zu machen.

Zunächst müssen für das Verfahren die Aschen hergestellt werden. Dies erfolgt bei der Entsorgung + Recycling Zürich. Auf deren Klärwerksgelände in Werdhölzli können Klärschlämme sei 2015 in einer Monoverbrennungsanlage (Wirbelschichtofen plus Heizkessel) behandelt werden. Die entstehenden Aschen durchlaufen anschließend einen chemischen Prozess.

In einem ersten Schritt werden diese mit Schwefelsäure gelaugt. Dabei entsteht ein fester, mineralischer Rückstand. Der flüssige Rest durchläuft dann eine Solventextraktion mittels Salzsäure und Dampf. Nach einer Konzentrationserhöhung via Dampf fallen eine Eisen(III)chlorid-Lösung und der Zielstoff Phosphorsäure an, der als Basis für Düngemittel dient. Aus der übrigen Lösung werden Metalle zurückgewonnen.

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[su_spoiler title=“Das Phos4Life-Verfahren im Überblick“]

• Die Phosphor-Ausbeute im Phos4Life-Verfahren beträgt über 95 Prozent des Phosphors aus der Klärschlammasche.

• Das Verfahren ist eine Laugung mit 96-prozentiger Schwefelsäure und anschließender Solventextraktion mittels Dampf und 32-prozentiger Salzsäure sowie Konzentrationserhöhung via Dampf.

• Aus künftig 30.000 Tonnen Asche sollen jährlich 34.000 Tonnen 40-prozentige Eisen(III)chlorid-Lösung (Fällmittelersatz) und 11.000 Tonnen Phosphorsäure (74-prozentig) für technische Anwendungen und Düngemittel gewonnen werden.

• Der nach der Laugung entstehende mineralische, schwermetallentfrachtete Teil der Klärschlammasche geht ins Zementwerk – 42.000 Tonnen pro Jahr. Die Rückgewinnung der Metalle erfolgt über bestehende Verfahren in Verbrennungsanlagen.

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„Die Ergebnisse aus dem Projekt zeigen, dass es möglich ist, aus Klärschlammasche neue, hochwertige Phosphorsäure herzustellen. Jetzt braucht es entsprechende Partnerschaften und – zumindest in einer Anfangsphase – eine Finanzierungslösung, damit wir diesen Weg weiterverfolgen können“, sagte Christoph Zemp, Amtschef des AWEL, im Mai.

Insgesamt beziffern die Verantwortlichen die Kosten für Klärschlammverwertung und Phosphorrückgewinnung auf rund 145,50 Euro pro Tonne entwässerter Klärschlamm (30 Prozent Trockensubstanzgehalt) – die entfallenen Deponiekosten schon eingerechnet. Dazu müssten jährlich 30.000 Tonnen Klärschlammasche aufbereitet werden. Derzeit werden bei der Entsorgung + Recycling Zürich 14.000 Jahrestonnen aus Klärschlamm erzeugt.

Das Phos4Life-Verfahren:

Quelle: Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung (ZAR)