Phosphorrecycling aus Klärschlamm: Die erste Anlage läuft

Auf der Friesenheimer Insel im Mannheimer Norden stehen die Schornsteine des MVV-Heizkraftwerks seit Jahrzehnten für die thermische Abfallverwertung in der Region. Am Mittwoch kam dort eine neue Anlage hinzu. Das Mannheimer Energieunternehmen MVV nahm offiziell seine neue Phosphorrecyclinganlage in Betrieb – nach Unternehmensangaben die erste kommerzielle Anlage ihrer Art in Deutschland, die Phosphor direkt aus Klärschlamm zurückgewinnt.

Die Anlage ist auf eine Verarbeitungskapazität von 135.000 Tonnen Klärschlamm pro Jahr ausgelegt und für bis zu 180.000 Tonnen genehmigt. Laut MVV lassen sich dabei bis zu 90 Prozent des im Klärschlamm enthaltenen Phosphors zurückgewinnen und als Rohstoff für die Düngemittelproduktion nutzen. Würde Phosphor in Baden-Württemberg flächendeckend aus kommunalen Abwässern zurückgewonnen, könnten laut Berechnungen des Landesumweltministeriums zwischen 50 und 60 Prozent der im Land eingesetzten mineralischen Phosphordünger ersetzt werden.

Phosphor ist als Dünger unverzichtbar für die Landwirtschaft und die Lebensmittelproduktion. Zugleich wächst die Nachfrage aus der Chemieindustrie und der Batterieherstellung. Deutschland und die EU sind bei Phosphor jedoch zu über 90 Prozent auf Importe angewiesen, rund ein Viertel der europäischen Einfuhren stammt allein aus Russland. Gleichzeitig steckt ein erheblicher Teil des Rohstoffs in kommunalen Klärschlämmen, die in Deutschland aufgrund der enthaltenen Schadstoffe inzwischen nahezu vollständig verbrannt werden. Der Phosphor ging dabei bislang verloren.

Dass sich daran etwas ändern muss, hat der Gesetzgeber bereits im Jahr 2017 festgelegt. Die novellierte Klärschlammverordnung (AbfKlärV) schreibt vor, dass Betreiber von Abwasserbehandlungsanlagen mit mehr als 100.000 Einwohnerwerten ab dem 1. Januar 2029 Phosphor aus Klärschlamm zurückgewinnen müssen. Für Anlagen ab 50.000 Einwohnerwerten greift die Pflicht ab 2032. Das jährliche Rückgewinnungspotenzial aus deutschem Klärschlamm schätzt das Umweltbundesamt auf rund 50.000 Tonnen Phosphor.

Die Mannheimer Anlage geht der gesetzlichen Frist voraus. Kommunale Kläranlagenbetreiber können ihren Klärschlamm folglich schon jetzt unter Bedingungen verwerten lassen, die den künftigen Vorgaben entsprechen.

Geschlossener Kreislauf für Verbrennungsgase

Technisch macht sich die Anlage die vorhandene Infrastruktur des Heizkraftwerks zunutze. Bis zu 1.000 Grad Celsius heißes Rauchgas aus den Abfallkesseln der Thermischen Abfallbehandlungsanlage (TAB) strömt über Heißgasrohre in zwei Drehrohröfen und erhitzt dort den Klärschlamm. Die dabei entstehenden Verbrennungsgase werden in einem geschlossenen Prozess in die Abfallkessel zurückgeführt, Schadstoffe über die vorhandene Rauchgasreinigung abgeschieden.

Was am Ende des Prozesses übrig bleibt, ist eine Asche, in der der Phosphor bioverfügbar vorliegt und direkt von Pflanzen aufgenommen werden kann. Das eingesetzte EuPhoRe-Verfahren erreicht diese Bioverfügbarkeit durch den Einsatz von Additiven auf Basis wasserlöslicher Alkali- und Erdalkalichloride. Im Unterschied zu herkömmlichen Monoklärschlammverbrennungsanlagen, bei denen eine separate Phosphorrückgewinnung aus der Asche in einem nachgelagerten Schritt erforderlich ist, vereint die Mannheimer Anlage Verbrennung und Phosphoraufbereitung in einem integrierten Prozess.

Drei Verwertungsstufen

„Die neue Phosphorrecyclinganlage zeigt exemplarisch, wie wir im Zusammenspiel von städtischen Eigenbetrieben und kommunalen Unternehmen die Transformation meistern können“, sagt Mannheims Oberbürgermeister Christian Specht. „In einem ‚Urban Mining‘ gewinnen wir aus Abwasser zuerst klimaneutrale Energie und dann wertvollen Phosphor. Die dafür benötigte Prozesswärme erzeugen wir durch die Verbrennung von Abfällen, die Abwärme nutzen wir als Fernwärme für die klimafreundliche Beheizung von Wohnungen. Damit ist die Anlage ein weiterer zentraler Baustein für die Umwelt- und Klimaschutzstrategie der Stadt Mannheim.“

Tatsächlich rücken auf der Friesenheimer Insel drei Verwertungsstufen zusammen. Die thermische Behandlung des Klärschlamms erzeugt regenerative Energie für das Strom- und Fernwärmenetz. Die Prozesswärme aus der Abfallverbrennung ersetzt den Bedarf an zusätzlichem Brennstoff. Und der Phosphor wird als Sekundärrohstoff dem Wirtschaftskreislauf wieder zugeführt. Entsorgung, Energieerzeugung und Rohstoffrückgewinnung laufen an einem einzigen Standort zusammen.

Weitere Anlage in Gersthofen

MVV verfolgt den Ausbau seiner Phosphorrecyclingkapazitäten auch über Mannheim hinaus. Im bayerischen Gersthofen hat das Unternehmen im März 2025 das Vergabeverfahren für eine Klärschlamm-Monoverwertungsanlage mit einer Kapazität von 85.000 Tonnen pro Jahr gestartet. Der Baubeginn ist für 2026 vorgesehen, die Inbetriebnahme für Anfang 2029. Anders als in Mannheim ist hier primär eine Wirbelschichtfeuerung geplant. Das Phosphorrecycling soll in einem späteren Schritt aus der entstehenden Asche erfolgen.

Ein ursprünglich geplanter Standort in Leuna wurde dagegen aus technischen Gründen nicht weiterverfolgt. MVV hatte ursprünglich geplant, in Leuna eine Drehrohr-Anlage (ähnlich wie in Mannheim) direkt in das bestehende Müllheizkraftwerk TREA Leuna zu integrieren. Vorplanungen ergaben jedoch, dass die Integration der Drehrohre aus platz- und bautechnischen Gründen am bestehenden Kraftwerkskessel nicht realisierbar war.

320°/re