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04.04.2022 – Technik
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Klärschlamm als Dünger – nachhaltige Kreisläufe nutzen
In Österreich fallen jährlich 240.000 Tonnen Klärschlamm an. Aus dem vermeintlichen Abfallprodukt können Rohstoffe gewonnen und anschließend gereinigt als Biobrennstoff verwendet werden. In immer mehr Ländern wird die Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm verpflichtend.
Vorteile der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm
Kläranlagen haben die Aufgabe, organische Substanzen, Schadstoffe aber auch Stickstoff und Phosphor dem Abwasser zu entziehen. Stickstoff wird denitrifiziert und als N2 in die Luft abgegeben. Phosphor wird mit Eisen- oder Aluminiumoxiden ausgefällt und bleibt im Klärschlamm. Die im Abwasser enthaltenen Schwermetalle und Schadstoffe werden in der Kläranlagedurch tiefere Senken aufgefangen und in den Filtern der Verbrennungsanlage gesammelt.
Unbehandelte Ausbringung des kommunalen Klärschlamms als Dünger ist aufgrund der Belastung mit Schwermetallen, Arzneimittelrückständen und Mikroplastik in Österreich an genau festgelegte Bedingungen geknüpft - in vielen europäischen Ländern ist dies sogar verboten. Bis 2030 sollen 65 bis 85 % der Phosphorrückgewinnung zugeführt werden.
Aktuell wird Klärschlamm so weiterverwendet:
- 20 % landwirtschaftlich
- 27 % kompostiert und vererdet
- 53 % thermisch verwertet
In Wels wird in einem ersten Zwischenschritt in Faultürmen aus dem Klärschlamm Biogas gewonnen, um dann zur Gewinnung von Fernwärme verbrannt zu werden.
Diese Verwendungsarten des Abfallstoffes sind wenig nachhaltig, enthält er doch 40-50 % des jährlich benötigten Mineraldüngers Phosphor. Phosphor ist eine begrenzte Ressource, deren Bedarf jährlich um 2 % steigt - derzeit beträgt der weltweite Bedarf 40 Mio. Tonnen. Vorausgesetzt die Bedarfsentwicklung setzt sich fort, ist der Phosphorpeak, der Punkt an dem weniger abgebaut wird als benötigt, mit spätestens 2092 erreicht.
Aus diesem Grund braucht es Verfahren mit der dieser besonders für die Landwirtschaft so wichtige Stoff zurückgewonnen werden kann. Auch in der Waschmittelindustrie und der Lebensmittelindustrie kommt Phosphor zum Einsatz. Um einer Verknappung entgegenzuwirken, werden schon jetzt Schritte unternommen. So muss bis 2023 jeder Kläranlagenbetreiber ein gültiges Konzept zur Phosphorrückgewinnung einreichen.
Recycling des Phosphors ist direkt aus dem Klärschlamm oder aus der Asche nach der Verbrennung in einer Monoverbrennungsanlage möglich. Derzeit laufen einige Projekte zur Optimierung des Recycling-Düngemittels durch thermo-chemische Behandlung des Klärschlamm bzw. seiner Asche.
Abfallverarbeitung zur Ressourcengewinnung
Die Rückgewinnung des Phosphors ist bereits aus dem Abwasser, dem Klärschlamm oder seiner Asche möglich. Eines ist gewiss, die direkte Ausbringung des Klärschlamms oder seiner Asche auf landwirtschaftlichen Böden ohne Abreicherungsschritte stellt eine viel zu große Belastung für das Grundwasser dar. Für die Gewinnung des Phosphors aus dem Klärschlamm stehen in den Kläranalagen mehrere Methoden zur Verfügung:
- Der Aufbau der Klärschlamm-Biomasse durch Bakterien. Es werden rund 30 % des Phosphors gelöst.
- Durch eine chemische Fällung mit Eisen oder Aluminiumsalzen
- Über die erhöhte biologische Phosphoraufnahme – die Gewinnung von Bio-Phosphor ist nur in einigen speziellen Kläranlagen möglich.
Will man Phosphor aus der Asche recyceln, muss Klärschlamm in Monoverbrennungsöfen verbrannt werden und erst dann kann der wertvolle Rohstoff chemisch gelöst werden. Diese Art der Rückgewinnung ist die effizienteste, da hier bis zu 80 % des darin enthaltenen Phosphors gewonnen werden.
Die Monoverbrennungsanlagen sind in Österreich bereits vorhanden, um die Rückgewinnung möglichst nachhaltig und auch wirtschaftlich lohnendzu gestalten, regen Forscher der TU Wien an, den Schlamm möglichst zentral zu verbrennen. Dazu ist eine Trocknung in der Nähe der Kläranlage notwendig, die hilft das Transportvolumen und damit den Aufwand zu vermindern. Der so gewonnene Phosphor kann den Bedarf Österreichs zu 35 % decken.
Aber auch Startup-Unternehmen haben das Thema für sich entdeckt und arbeiten an verschiedenen Lösungen – von Pyrolyse (thermische Spaltung durch hohe Erhitzung) in einer Containerlösung bis hin zu einer chemischen Behandlung der Abwässer in einem geschlossenen Kreislauf.
Zuständig für Abwasser in Wels ist die eww Gruppe, die mit langjähriger Erfahrung sowie viel Know-how das Abwasserleitungssystem wartet und ausbaut. Das Abwasser vom Großraum Wels wird dann in der Kläranlage des Abwasserverbands Welser Heide – bei dem die eww Gruppe als kommunales Versorgungsunternehmen Mitglied ist – aufbereitet und gereinigt. Das saubere Wasser wird dann in die Traun eingeleitet.
In Wels wird der getrocknete Klärschlamm noch thermisch verwertet und die Abwärme dem Fernwärmenetz zugeführt, wenn die gesetzliche Verpflichtung zur Phosphor-Rückgewinnung kommt, stehen schon mehrere technische Lösungen in Aussicht.
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