Chemiefabrik will mit Kohlensäure Phosphor zurückgewinnen

In Deutschland fallen jährlich rund 2 Millionen Tonnen Klärschlamm-Trockenmasse an, die etwa 60.000 Tonnen Phosphor enthalten. Davon werden 45 Prozent als Dünger oder anderweitig stofflich verwendet. Der Rest wird verbrannt, so dass der Phosphor verloren geht. „Das können wir uns nicht mehr leisten“, sagt Heinrich Bottermann, Generalsekretär der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU). Mit fachlicher und finanzieller Unterstützung der DBU von 390.000 Euro entwickelt die Chemische Fabrik Budenheim (Rheinland-Pfalz) ein umweltfreundliches Verfahren, das mit Kohlensäure Phosphor aus Klärschlamm zurückgewinnt.

Bislang gibt es verschiedene Ansätze, um Phosphor aus Klärschlamm und aus der Asche der Klärschlammverbrennung zurückzugewinnen. Doch nur wenige Verfahren gelangten bisher zur technischen Umsetzung, weil die ökologischen und ökonomischen Nachteile aufgrund der benötigten Mengen an Chemikalien und Energie zu hoch seien, erklärt die DBU. Das soll sich mit dem neuen Verfahren ändern. Die neu entwickelte Versuchsanlage sei verfahrenstechnisch so kompakt und einfach aufgebaut, dass nicht nur weniger Chemikalien, sondern auch deutlich weniger Wärme, also Energie, für die Verfahrensschritte benötigt werde, erklärt Franz-Peter Heidenreich, DBU-Referent für Wasserwirtschaft und Bodenschutz.

Im nächsten Schritt sollen nun umfangreiche Versuche mit einer Pilotanlage an der Kläranlage Mainz-Mombach durchgeführt werden, um Klarheit über die Wirtschaftlichkeit und die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen des Verfahrens zu bekommen. Die gewonnenen Produkte sollen dann untersucht werden, ob sie sich für die Weiterverarbeitung zu Phosphordünger eignen. Denn das recycelte Phosphat müsse bestimmte Bedingungen erfüllen, damit es für Düngemittel verwendet werden könne: „Es muss löslich sein, damit es die Pflanzenwurzeln aufnehmen können. Außerdem sollte der Gehalt an Schadstoffen wie Schwermetallen und organischen Schadstoffen die gesetzlichen Vorgaben möglichst deutlich unterschreiten, um ein Anreichern von Schadstoffen im Boden zu verhindern“, erklärt Heidenreich.

Vollständiger Verzicht auf Chemikalien

Mit dem Verfahren werde Kohlenstoffdioxid unter erhöhtem Druck in das Klärschlamm-Wasser-Gemisch geleitet, um sich dann zu Kohlensäure umzuwandeln, erklärt Projektleiterin Eva Stössel von der Chemischen Fabrik Budenheim. Das bringe den pH-Wert zum Sinken und löse die im Klärschlamm enthaltenen Phosphate heraus, die nun in Form von Kristallen leichter wiedergewonnen werden könnten. „Im Prozess kann im Gegensatz zu bisherigen Verfahren auf Chemikalien wie Salz- oder Schwefelsäure und Natronlauge vollständig verzichtet werden“, betont Stössel. Beim sogenannten Budenheim-Verfahren sollen keine umweltschädlichen Abwasser oder Abluftströme mehr entstehen. Die nach dem Trocknen übrigbleibenden Phosphate können dann zu Düngemittel weiterverarbeitet werden. Das bei diesem Prozess entweichende Kohlendioxid werde aufgefangen und im Kreislauf erneut für den Reaktionsbehälter genutzt.

„Ziel dieses Verfahrens ist es, je nach Herkunft des kommunalen oder industriellen Klärschlamms bis zu 50 Prozent des Phosphats zurückzugewinnen“, sagt Stössel. Dieses energiesparende Kreislaufverfahren gehe „weit über den bisherigen technischen Kenntnisstand hinaus, weil der gewonnene Dünger keine organischen und anorganischen Schadstoffe und Schwermetalle mehr enthält, die im Prozess weitgehend entfernt werden und im Klärschlamm-Rückstand zurückbleiben.“ Der phosphatarme Rückstand bzw. Restschlamm soll auf seine wertvollen Inhaltsstoffe analysiert werden, um die Reststoffe ebenfalls in den Kreislauf zurückzuführen und ressourcenschonend verwenden zu können.

Außerdem könnten die Verfahrenskosten mit geschätzten 60 bis 70 Cent pro Kilogramm gewonnenem Phosphor deutlich geringer sein als bei den bisherigen Verfahren, die zwischen zwei und 25 Euro pro Kilogramm Phosphor liegen. Heidenreich: „Durch die um ein Vielfaches günstigeren Verfahrenskosten ist die Wahrscheinlichkeit hoch, den Phosphordünger auch am Markt verkaufen zu können. Das Budenheimer Verfahren hat somit gegenüber den bislang bekannten Verfahren deutliche verfahrenstechnische, ökologische, energetische und damit auch ökonomische Vorteile.“