Umweltverträglicher Phosphor-Dünger aus Klärschlamm

Forschung und Bildung
Die Phosphat-Rückgewinnung aus trockenem Klärschlamm kann der weltweiten Rohstoff-Knappheit entgegenwirken. Foto: Hannes Grobe,

Phosphor ist ein lebensnotweniger Rohstoff. Phosphate in Pflanzendüngern verbessern das Wurzelwachstum, sorgen für einen kräftigen Wuchs, erhöhen die Krankheits- und Frostresistenz. Außerdem sind sie ein Energieträger und damit an allen wichtigen Stoffwechselvorgängen in der Pflanze beteiligt. Doch der Rohstoff droht weltweit knapp zu werden und Dünger entsprechend teuer. Die Universität Hohenheim hat nun einen Durchbruch bei der Phosphor-Rückgewinnung erreicht.

Mit einem neuen Verfahren gelang es der Agrartechnologin Prof. Dr. Andrea Kruse gelungen, Phosphor für Dünger schadstofffrei und kostengünstig aus trockenem Klärschlamm zu gewinnen. Jedes Jahr produzieren kommunale Kläranlagen in Deutschland davon knapp 2 Mio. t. Nun geht in Karlsruhe eine Pilotanlage in Betrieb. Sie arbeitet auf der Grundlage hydrothermaler Carbonisierung, dem sogenannten HTC-Verfahren. Es wandelt Klärschlamm zunächst in CO2-neutrale Biokohle um. Auf seiner Oberfläche lagern sich die Phosphorverbindungen als kleine Partikel ab und sind für eine Rückgewinnung gut zugänglich. Es entstehen zugleich zwei wirtschaftlich interessante Produkte: Ein wertvolles Phosphor-Produkt und die phosphorfreie HTC-Klärschlammkohle. Sie lässt sich in Zukunft als Ersatz für Braun- oder Steinkohle in der Mitverbrennung einsetzen. Das führt zu beträchtlichen Einsparungen von CO2-Emissionen. Der gewonnene Phosphor kann in der grünen Branche zur Düngung Verwendung finden. Das war bisher nicht ohne Weiteres möglich. "Der Schlamm kann Krankheitserreger mit sich führen und enthält zusätzlich viele Schwermetalle", erläuterte Kruse.

Bisherige Technologien zur Phosphor-Rückgewinnung setzten zudem vor allem auf die Entsorgung in Monoverbrennungsanlagen, um aus der Asche das Phosphat zu gewinnen und als Dünger zu verarbeiten. Diese Verfahren seien aber teurer und deutlich aufwendiger als die hydrothermale Carbonisierung, sagte Kruse. Bisher stammt das Phosphat noch aus Mineralwerken in China, den USA und Marokko. Sie sind aber inzwischen stark ausgebeutet. Gebraucht werden daher neue Phosphatquellen. Kruse: "Der Klärschlamm ist eine davon, und mit der HTC basierten Technologie kann er nutzbar gemacht werden."

Das wertvolle Phosphat von den giftigen Schwermetallen trennen - das ist der große Vorteil des HTC-Verfahrens. Über 80 Prozent des Phosphats aus dem Klärschlamm bleiben erhalten. Die Schwermetalle bleiben jedoch in der Kohle zurück und kommen so nicht an die Pflanzen. In der Praxis seien noch ein paar mehr Schritte notwendig, so Kruse. "Diese untersuchen wir nun im Pilotbetrieb."

cm/Universität Hohenheim

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