Rohstoffrückgewinnung
Urin aus dem Stall belastet Böden, Holzasche wandert auf die Deponie. Ein Team der Uni Saarland will daraus grünen Ammoniak und Dünger machen. Ob daraus mehr wird als ein Verfahren im Kleinen, hängt am Sammeln, Transportieren und Aufbereiten.
Ammoniak aus Urin und Asche – kann das funktionieren?
Ein Forschungsteam der Universität des Saarlandes hat ein Verfahren entwickelt, das aus Urin und Holzasche Rohstoffe gewinnt. Aus den beiden Abfallstoffen sollen grüner Ammoniak und Calciumphosphat entstehen – wichtige Ausgangsstoffe für Dünger, Energie und Industrie. Beide Reststoffe fallen in großen Mengen an und gelten bislang als Belastung: Urin aus der Tierhaltung überfrachtet Böden und Grundwasser mit Stickstoff und Phosphor, Holzasche landet auf der Deponie.
Hinter dem Verfahren steht eine Gruppe um Claus Jacob, Professor für Bioorganische Chemie in Saarbrücken. Das sogenannte „Urinash-Verfahren“ nutzt biologische und chemische Prozesse, um die beiden Reststoffe aufzuschließen. Beschrieben hat das Team den Ansatz im Fachjournal „Bioengineering“.
„Ziel ist die Herstellung von ‚grünem‘ Ammoniak und von Calciumphosphat – beides gefragte Produkte mit zahlreichen Anwendungspotenzialen“, erläutert Jacob. Grüner Ammoniak kann als klimafreundlicher Energieträger dienen oder als Ausgangsstoff für Düngemittel. Calciumphosphat findet in Landwirtschaft, Medizin und Materialwissenschaften Verwendung.
Grüner Ammoniak statt Haber-Bosch
Bisher entsteht Ammoniak fast ausschließlich aus fossilen Energieträgern – weltweit überwiegend aus Erdgas, in China vor allem aus Kohle. Die klassische Synthese läuft seit gut hundert Jahren nach dem Haber-Bosch-Verfahren; auf sie entfallen je nach Rechnung ein bis zwei Prozent des globalen Energieverbrauchs und gut ein Prozent der weltweiten CO2-Emissionen. Wer den Stickstoff stattdessen aus einem Abfallstrom zurückgewinnt, spart sich diese energieintensive Synthese – muss die Reststoffe dafür aber sammeln, transportieren und aufbereiten.
Das zweite Produkt, Calciumphosphat, liefert einen Rohstoff, den die EU als kritisch einstuft: Phosphor. Chemisch ersetzen lässt er sich nicht, ohne ihn wächst keine Nutzpflanze – weshalb die EU-Kommission Phosphatgestein schon seit 2014 auf ihrer Liste kritischer Rohstoffe führt, elementaren Phosphor seit 2017. Eigene Vorkommen hat die Union kaum – die einzige Mine steht in Finnland. Rund vier Fünftel ihres Phosphatgesteins führt die EU ein, die größten Mengen kommen aus Russland und Marokko.
Politisch ist der Druck, Phosphor im Kreis zu führen, längst gesetzt. Von 2029 an dürfen die großen Kläranlagen ihren Klärschlamm nicht mehr auf die Felder bringen – sie müssen den Phosphor stattdessen zurückgewinnen, aus dem Schlamm oder aus der Asche. Für Anlagen über 100.000 Einwohnerwerte gilt das ab 2029, für solche über 50.000 erst ab 2032. Kleinere dürfen weiter ausbringen. Dabei geht es allerdings um kommunales Abwasser. Das Urinash-Verfahren zielt auf einen anderen Strom: auf Urin aus der Tierhaltung und Holzasche – Reststoffe, die bislang eher Problem als Rohstoffquelle sind.
Ob das gelingt, entscheidet sich weniger an der Chemie als an der Logistik. Wie sammelt man Urin und Asche, wie transportiert, wie bereitet man sie auf – und trägt der Prozess auch im großen Maßstab? Die Antwort hierfür steht noch aus.
