Phosphor ist ein wichtiger Rohstoff, der jedoch endlich ist - die Verfügbarkeit der Vorkommen ist stark begrenzt. Gleichzeitig ist Abwasser eine nachhaltige Quelle, um daraus den essenziellen Nährstoff Phosphor zurückzugewinnen und als Material für beispielsweise Düngemittel wiederzuverwerten.
Auf dem Gelände der Kläranlage der Emschergenossenschaft in Bottrop hat PhosRec Phosphor-Recycling eine Demonstrationsanlage zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammasche gebaut. Am 2. Mai wurde sie feierlich eingeweiht, bereits in Kürze startet die zweijährige Versuchsphase.
Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm
Aktuell wird die limitierte Ressource Phosphor in großem Maße „verschwendet“, denn nach Einsatz als Düngemittel geht sie durch die Nahrungsaufnahme ins Abwasser über. Durch die Entsorgung des Klärschlamms wiederum geht der Rohstoff bislang weitestgehend verloren.
Die (Ab-)Wasserwirtschaft kann jedoch einen aktiven und positiven Beitrag leisten, um Teile des Bedarfs an abgebautem und künstlichem Düngemittel in der EU durch rückgewonnenen Phosphor zu decken. Somit kann nicht nur die ab 2029 in Deutschland beginnende Pflicht zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm erfüllt werden. Es wird auch ein Nährstoffkreislauf geschlossen und eine in der EU existierende Ressourcenquelle ausgeschöpft.
Planung, Bau und Betrieb der in Bottrop gebauten Anlage werden im Rahmen des Forschungsvorhabens Amphore vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 6,7 Millionen Euro gefördert. „Die Anlage, die wir heute in Betrieb nehmen, ist ein Paradebeispiel für den Aufbau einer ressourceneffizienten und kreislauffähigen Industrie im Sinne der Zukunftsstrategie der Bundesregierung“, sagt Judith Pirscher, Staatssekretärin im BMBF.
„Mit den Mitteln aus unserer Fördermaßnahme RePhoR entsteht ein regionales Lösungskonzept zum Phosphor-Recycling für einen der größten Ballungsräume in Deutschland. Wir schaffen damit einen konkreten Mehrwert für Kommunen und die gesamte Region. Als zentraler Innovationstreiber innerhalb der Bundesregierung unterstützt das BMBF die kommunale Wasserwirtschaft, mit den Herausforderungen der Zukunft umzugehen. Dafür haben wir insgesamt 8,7 Millionen Euro in Amphore, als ein herausragendes Beispiel wie man von der Forschung über den Transfer in die Anwendung kommen kann, investiert.“
Kooperation ist der Schlüssel zum Erfolg
Die PhosRec Posphor-Recycling wurde zum Zweck der gemeinsamen Umsetzung der zukünftig vorgeschriebenen Phosphorrückgewinnung von den in Nordrhein-Westfalen ansässigen Wasserwirtschaftsverbänden Ruhrverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungsgenossenschaft (LINEG), Emschergenossenschaft und Lippeverband (EGLV) gegründet.
Die Gesellschaft ist Bauherrin und Betreiberin der großtechnischen Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von jährlich 1.000 t Asche aus der Klärschlammverbrennung. Kernaufgabe ist die Optimierung und Prüfung der Betriebsstabilität bei verschiedenen Betriebszuständen unter Einsatz unterschiedlichster Verbrennungsaschen.
Auch die Qualitäten und Verwertungspfade für Nebenprodukte und Reststoffe (unter anderem Metallsalze, Salzsole und silikatische Rückstände) werden neben der späteren Vermarktung der erzeugten Phosphorsäure gemeinsam mit Projektpartnern betrachtet.
Die Anlage ist nach der sogenannten Parforce-Technologie durch die Parforce Technology Cooperation (PTC) geplant und gebaut worden, welche hier erstmalig in großtechnischem Maßstab realisiert wird. Dabei wird der Phosphor aus den Klärschlammaschen in Form von Phosphorsäure zurückgewonnen. In Bottrop wird die Asche mit Salzsäure aufgeschlossen, um den Phosphor aus der Aschematrix herauszulösen.
Kapazität von 1.000 t Asche pro Jahr
Parallel werden weitere Stoffe wie Eisen, Aluminium und Calcium aus der Asche zurückgelöst. Diese werden nachfolgend durch eine Kombination von Ionenaustauschern und Elektrodialyse von der Rohphosphorsäure abgetrennt Im letzten Schritt der Vakuumverdampfung wird die Phosphorsäure auf marktgängige Konzentrationen gebracht.
Die Anlage in Bottrop ist auf eine Kapazität von 1.000 t Klärschlammasche pro Jahr ausgelegt. Sobald die Anlage in Betrieb genommen wird, beginnt die genehmigte Betriebslaufzeit von zwei Jahren. Geplant ist, dass die Anlage in nacheinander folgenden „Kampagnen“ betrieben wird: Diese dauern jeweils 14 Tage, pro Durchgang gehen rund 40 t Asche in die Anlage.
Untersucht werden dabei die Aschen aus dem gesamten Projektgebiet, das heißt der Verbrennungsanlagen in Bottrop (Emschergenossenschaft), Buchenhofen (Wupperverband), Elverlingsen (WFA Elverlingsen - 50-prozentige Tochter des Ruhrverbands) und Lünen (Innovatherm – Tochtergesellschaft der BETREM, die wiederum eine 100-prozentige Tochter der Emschergenossenschaft ist).
Potenzielle Nutzungsmöglichkeiten finden
Im Rahmen der zweijährigen Versuchsphase sollen auch Mischungen dieser Aschen gefahren werden. Das Ziel ist, hier zunächst die Betriebsfähigkeit der Anlage mit den verfügbaren Aschen zu untersuchen und die dafür optimierten Betriebsparameter zu finden.
Die Produkte und Reststoffe, die während des Untersuchungsbetriebs generiert werden, stellt PhosRec interessierten Stakeholdern aus dem Projektkonsortium kostenlos zur Verfügung, um potenzielle Nutzungsmöglichkeiten zu untersuchen.
Auch für die weiteren Neben- und Reststoffen, unter anderem ausgelaugte Asche, Metallsalzlösungen, Salzsole wird im Rahmen der Projektlaufzeit nach Verwertungs- und Entsorgungswegen geforscht. Wissenschaftlich begleitet wird die Betriebsphase vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen (ISA).
Das Verbundprojekt Amphore wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung innerhalb der Fördermaßnahme „Regionales Phosphor-Recycling“ (RePhoR) unterstützt. RePhoR ist Teil der BMBF-Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit“ (FONA). Amphore ist über insgesamt fünf Jahre angelegt und wird vom BMBF mit 8,7 Millionen Euro gefördert. In die neue Demonstrationsanlage in Bottrop werden 6,7 Millionen Euro investiert.
