Demonstrationsanlage

Bundeswirtschaftsministerin Brigitte Zypries hat gestern eine Demonstrationsanlage zur Phosphorrückgewinnung an der TU Freiberg eingeweiht. Sie soll die Machbarkeit der sogenannten Parforce-Technologie zeigen. [Video].

Phosphor-Rückgewinnung mit Parforce-Technologie


An der TU Bergakademie Freiberg ist gestern (12. September) nach sechs Monaten Bauzeit die Parforce-Demonstrationsanlage zur Phosphorrückgewinnung eingeweiht worden. Zum Durchschneiden des grauen Bands war unter anderem Bundeswirtschaftsministerin Brigitte Zypries angereist. Ihr Ministerium fördert das Projekt in den kommenden zwei Jahren mit 1 Million Euro.

PARFORCE steht für „phosphoric acid recovery from organic residues and chemicals by electrochemistry“, zu deutsch etwa Phosphorrückgewinnung aus organischen Reststoffen und phosphathaltigen Chemikalien durch Elektrochemie. Hinter dem Namen verbirgt sich ein an der TU entwickeltes, patentiertes Verfahren, das nun im größeren Maßstab erprobt werden soll. Projektleiter ist der Chemiker Peter Fröhlich. Professor Martin Bertau, Direktor des Instituts für Technische Chemie, unterstützt das Projekt als wissenschaftlicher Mentor.

Aufschluss mit Salz- oder Salpetersäure

Die Anlage hat den Angaben zufolge einen Tagesdurchsatz von einer Tonne. Als Input eignen sich sowohl Primärstoffe wie Phosphaterze, als auch phosphathaltige Produktionsrückstände sowie Klärschlammaschen oder phosphathaltige Sekundärrohstoffe anderer Rückgewinnungsverfahren. Diese werden zunächst nasschemisch – abhängig vom Ausgangsstoff mit Salz- oder Salpetersäure – in einem Reaktor aufgeschlossen. Anschließend wird das Stoffgemisch filtriert und die Phosphorsäure durch einen Membranprozess abgetrennt und aufkonzentriert.

„Die Phosphorsäure können wir perfekt für die Herstellung von Düngern oder für Chemieprodukte einsetzen“, erklärt Bertau. Sie sei auch für Lebensmittel geeignet. „Die Probleme mit der Schwermetallbelastung bei der klassischen Phosphorsäure gibt es bei unserer Recycling-Phosphorsäure nicht“, fügt Projektleiter Fröhlich hinzu. Mögliche Verunreinigungen landen zum überwiegenden Teil im abfiltrierten, festen Rückstand, so die Wissenschaftler. Dieser sogenannte silikatische Rückstand könne in der Bauindustrie als Binder bedenkenlos verwendet werden.

Flexibles Verfahren

Der Aufschlussprozess ist der Schlüssel des Verfahrens. Je nach Inputmaterial und dem späteren Einsatzzweck sind aber weitere vor- oder nachgelagerte beziehungsweise integrierte, zusätzliche Verfahrenskomponenten möglich. Soll etwa die eingesetzte Salzsäure zurückgewonnen werden, erfolgt nach der Phosphorgewinnung ein energieintensiver Elektrodialyseprozess.

„Das ist insbesondere dort von Vorteil, wo viel überschüssige, fluktuierende erneuerbare Energien entstehen, ohne dass sie einer anderweitigen, sinnvollen Verwendung zugeführt werden können“, schreiben die Forscher. Hier komme dem Verfahren zugute, dass es sehr geringe Anfahr- und Stoppzeiten brauche. Neben Phosphorsäure entsteht dann Kalk, der zum Beispiel als Fällmittel in der Abwasserbehandlung eingesetzt werden kann.

Um bestimmte Verunreinigungen der Ausgangsstoffe zu eliminieren und dadurch die Effektivität und Effizienz des eigentlichen Prozesses zu erhöhen, kann das Inputmaterial vorbehandelt werden. Als Beispiel nennen die Wissenschaftler Magnesium-Ammonium-Phosphat/Struvit, das bei der biologischen Phosphatelimination in Klärwerken entsteht. Durch eine thermische Vorbehandlung könnten jegliche organischen Verunreinigungen entfernt werden. Die anfallende Abwärme wird anschließend unter anderem als Prozesswärme genutzt.

Werden die Einsatzstoffe mit Salpetersäure aufgeschlossen, kann nachgelagert eine Kristallisation erfolgen. Hierbei entsteht als Nebenprodukt der Phosphorsäuregewinnung Calciumnitrat (Salz der Salpetersäure), das als Grundstoff insbesondere in der Erzeugung hochwertiger Düngemittel verwendet wird.

Parforce wird über das Förderprogramm Exist-Forschungstransfer des Bundeswirtschaftsministeriums mit über einer Million Euro gefördert. Zudem steuert der Europäische Fonds für regionale Entwicklung über das Sächsische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst spezifisch für die Filtertechnologie 260.000 Euro bei.


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