Thematischer Stammtisch – Phosphorrückgewinnung

Ende 2023 müssen Kläranlagenbetreibende ein Konzept vorlegen, wie die Ressource Phosphor aus dem Abwasser oder dem Klärschlamm zurückgewonnen werden kann. Ein guter Grund dieses aktuelle Thema am 19.10.23 im Rahmen der thematischen Stammtische zu behandeln. 15 Teilnehmende folgten dem spannenden Vortrag von Prof. Dr. Karl Georg Schmelz, der einen umfangreichen Überblick zur Phosphorrückgewinnung aus Forschungsstand und Praxis gab.

Mit einem Einstieg in die Historie der Klärschlammentsorgung in Deutschland und Europa konnte zunächst bemerkt werden, dass die Schlammmengen zwischen 1998 und 2020 stetig abnahmen und dass der Trend der Klärschlammentsorgung in Richtung der Monoverbrennung geht. Für die Kompostierung und die landwirtschaftliche Verwertung ist die Schadstoffproblematik zu berücksichtigen. Sie erfordert auch einen erhöhten Dokumentationsaufwand. Die AbfKlärV von 2017 sieht vor, dass bei Kläranlagen größer 100.000 EW ab 2029 keine landwirtschaftliche Verwertung des Klärschlamms mehr möglich sein wird. Ab 2032 soll auch für Kläranlagen mit 50.000-100.000 EW ein Verbot erfolgen. Kläranlagen unter 50.000 EW unterliegen dieser Vorgabe nicht und können den Klärschlamm, vorausgesetzt Schadstoffgrenzwerte werden eingehalten, weiterhin in der Landwirtschaft ausbringen und somit den Phosphor wiederverwenden. Ab einem Phosphorgehalt größer als 20 g Phosphor je kg Trockenrückstand Schlamm ist eine Phosphorrückgewinnung aus dem Schlamm erforderlich. Durch Verfahren wie der Magnesiumammoniumphosphatfällung (MAP) kann im Schlamm ein geringerer Wert erreicht werden, sodass keine technische Vorrichtung für die Rückgewinnung erforderlich wird und der Schlamm in Mitverbrennungsanlagen verbrannt werden kann.

Die Rückgewinnung von Phosphor kann aus dem Schlammwasser, dem Faulschlamm oder der Asche erfolgen. In den letzten Jahren gab es viele Forschungsprojekte zur Phosphorrückgewinnung. Es wurden viele Ansätze und Verfahren erprobt. Mehr als 50 % Rückgewinnungsquote schafft jedoch kaum ein Verfahren. Das höchste Rückgewinnungspotential besteht bei der Asche aus der Klärschlammmonoverbrennung. Hier kann die Phosphorrückgewinnung durch sequenzielle Fällung, eine Abtrennung über Ionen-Austauscher oder durch weitergehende chemische Verfahren erfolgen. Es gibt bereits viele Demonstrations- und Pilotprojekte sowie einige Umsetzungen bzw. Pilotanlagen im großtechnischen Maßstab wie TETRAPHOS, Mephrec oder Kubota.

Trotz der intensiven Forschung und Umsetzung der Pilotprojekte existieren bisher nur wenige Verfahren, welche zuverlässig funktionieren und als Standard etabliert werden könnten. Große Herausforderungen, die es darüber hinaus zu lösen gilt, ist die Lagerung von Chemikalien und Zusatzstoffen, welche für einige Verfahren benötigt werden. Denkbar ist zum Beispiel, dass die Rückgewinnung nicht auf Kläranlagen stattfindet, sondern in Chemieparks. Eine weitere Herausforderung sind die Kosten, die durch den höheren Verfahrensaufwand entstehen sowie gestiegene Preise für Industriechemikalien.

Da Phosphor als kritische Ressource gilt und der Bedarf sonst nur durch Importe gedeckt werden kann, geht es auch um Unabhängigkeit von Lieferketten. Das Vorhaben bis 2029 bzw. 2032 zu erreichen, wird allerdings als kaum machbar eingeschätzt. Die Zwischenlagerung von Klärschlammasche auf Deponien bis zur Realisierung ausreichender technischer Infrastruktur kann eine Übergangslösung sein. Da eine Fristverlängerung über 2029 hinaus seitens des Umweltministeriums zurzeit keine Alternative darstellt, wird durch die DWA an einem Statement an die Politik gearbeitet, welches den derzeitigen Status Quo beschreibt und einen Weg zur Lösungsfindung ebnen soll.

Tim Welzel, Jeannette Boecker