Pilotanlage zur Phosphor-Rückgewinnung in Betrieb
Egal ob Pflanze, Tier oder Mensch – jeder lebende Organismus muss Phosphor zu sich nehmen, um zu wachsen. Das chemische Element ist Trägersubstanz der Erbinformation und für den Energiestoffwechsel wichtig. In der Agrarwirtschaft setzen Landwirte daher phosphathaltige Düngemittel ein, um die Ernteerträge zu erhöhen. Auch in der Industrie ist Phosphor ein wichtiger Grundstoff. Doch die unter der Erde lagernden Phosphorreserven gehen spätestens in 200 bis 300 Jahren zur Neige. Wissenschaftler des Instituts für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart können nun aus Klärschlamm Phosphor zurückgewinnen. Die erste Pilotanlage nach dem „Stuttgarter Verfahren“ ging im November 2011 in Offenburg offiziell in Betrieb.
Für den Grundstoff Phosphor gibt es in der Natur zwar keinen Ersatz, dafür kann er mehrfach wiederverwertet werden. Bauern düngen ihre Felder beispielsweise mit Klärschlamm, um den darin enthaltenen Phosphor aus den menschlichen Ausscheidungen wieder als Dünger in den Nährstoffkreis zurück zu führen. Das Ausbringen von Klärschlamm ist jedoch umstritten, da sich die im Abwasser enthaltenen Schadstoffe darin festsetzen. Sie könnten Nutzpflanzen, Boden und Grundwasser kontaminieren. Dieses Problem umgehen die Wissenschaftler um Prof. Heidrun Steinmetz, indem sie dem Schlamm seinen Phosphor entziehen. In dem Verfahren, das sie zusammen mit der iat-Ingenieurberatung Stuttgart GmbH entwickelt haben, gewinnen sie aus ausgefaultem Klärschlamm Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP, Struvit). „Dieses Produkt kann direkt als Dünger auf den Feldern eingesetzt werden: Es ist schadstoffarm, langzeitwirksam und enthält neben Phosphat wertvollen Stickstoff als weiteren Pflanzennährstoff“, sagt Carsten Meyer, einer der verantwortlichen Forscher am ISWA.
Die neue Pilotanlage steht bei der Kläranlage des Abwasserzweckverbands Raum Offenburg und besteht aus zwei Chargenbehältern, einer Kammerfilterpresse und einem Absetzbecken. Mit einem Reaktorvolumen von zwölf Kubikmetern kann in der Anlage derzeit der Klärschlamm von etwa 5.000 Einwohnerwerten behandelt werden. Etwa 60 Prozent des gebundenen Phosphors werden dem Klärschlamm dabei entzogen. Mit der Anlage lassen sich derzeit circa 50 Kilogramm MAP pro Tag erzeugen. Zunächst wird in dem ersten Behälter in saurem Milieu aus dem rohen Faulschlamm der Kläranlage Phosphat und Stickstoff herausgelöst. Der verbleibende Feststoffanteil des Schlamms wird abgetrennt und verbrannt, um Strom oder Wärme zu erzeugen. Aus dem flüssigen Filtrat fällt in einem zweiten Behälter MAP als kristalliner Niederschlag aus, nachdem das Fällmittel Magnesiumoxid zu dem Faulschlammfiltrat zugegeben und der pH-Wert erhöht wurde. Dem Absetzbecken wird das Fällprodukt schließlich entnommen und getrocknet. „Unser Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Phosphor-Rückgewinnung parallel zur Abwasserreinigung stattfinden kann, deren Ablauf somit nicht umgestellt werden muss“, erklärt Meyer.
Die Stuttgarter Forscher wollen den Prozess noch weiter optimieren und zur Marktreife führen. Auch an Verwertungs- und Vermarktungsstrategien für das Produkt MAP selbst denken sie bereits. Das Land Baden-Württemberg, das einen Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Klärschlammausbringung will, fördert das Projekt mit 824.000 Euro.
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