Recycling von Wertstoffen aus gefährlichen Abfällen – Rohstoff Phosphor, Teil 3:

Gepostet von Doreen Brumme am 6. Sep 2016

In den beiden vorangegangenen Texten meiner kleinen Serie zum Lebenswertstoff Phosphor ging es um die essenzielle Bedeutung des Rohstoffs für unser aller Leben (Teil 1) und um zwei in Deutschland entwickelte Verfahren zum Recycling von Phosphor aus Klärschlamm beziehungsweise Klärschlammasche (Teil 2). TetraPhos®– eins der beiden Verfahren – will ich euch heute ausführlich vorstellen, wobei es mir vor allem darum geht, wie es der REMONDIS Aqua GmbH & Co. KG damit gelingt, Phosphor aus der heute oft mit einer Menge Schadstoffen belasteten Klärschlammasche zu recyceln.

Phosphorrecycling: Das große Potenzial von Klärschlammasche

Die REMONDIS Aqua testet seit gut einem Jahr ihr patentiertes Verfahren TetraPhos® in einer Pilotanlage in Hamburg. Ziel des Projekts ist es, das neue Verfahren in ein großtechnisches weiterzuentwickeln, das zum Beispiel in kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen zum Einsatz kommen soll. Laut Angaben des Unternehmens sei es möglich, aus zehn Kilogramm Klärschlammasche vier Kilogramm Phosphorsäure zu gewinnen, wie sie handelsüblich sei. Bedenkt man, dass hierzulande jedes Jahr etwa 1,8 Millionen Tonnen (das sind bei 1.000 Kilogramm pro Tonne 1,8 Milliarden Kilogramm!) Trockenmasse Klärschlamm anfallen, wird das Recyclingpotenzial der Klärschlammasche deutlich: 350.000 Tonnen handelsübliche Phosphorsäure ließe sich daraus gewinnen. Das Recyclingverfahren spart somit nicht nur die entsprechende Menge an Primärrohstoffen, die zudem heutzutage zunehmend mit Schwermetallen oder Radioaktivität kontaminiert sind, sondern auch bis zu 1,2 Millionen Tonnen CO2-Emissionen, schreibt das Unternehmen, das bereits vor TetraPhos® erfolgreich Phosphor recycelte: mit dem patentierten Verfahren REPHOS®. Das entwickelte die REMONDIS Aqua, „um Industrieabwässer zu reinigen und aus dem Abwasserstrom Phosphor in Form von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) zu separieren. MAP kann direkt (ohne aufwendige Entwässerung Anmerkung der Redaktion) als Düngemittel auf Agrarflächen verwendet werden“.

TetraPhos® – ein Recyclingverfahren kurz vorgestellt

Das seit 2013 erforschte Verfahren TetraPhos®, das im Mai dieses Jahres in der Kategorie „Recycling & Ressourcen“ als Gewinner mit dem GreenTec Award 2016 ausgezeichnet wurde, diene der REMONDIS Aqua zufolge dem Recycling von hochwertigem Phosphat (Phosphorsäure) aus Aschen, wie sie in Klärschlammverbrennungsanlagen tonnenweise anfallen. Aus der Mineralsäure ließe sich demnach ein Großteil aller Phosphatprodukte fertigen, insbesondere Mittel zum Düngen von Böden und Verfüttern.

In Klärschlammasche, die wegen ihrer Inhalte auch als „Basis-Rohstoffgemisch“ bezeichnet wird, stecken bis zur Hälfte Anteile an Phosphatsalzen (P₂O₅). Diese lösen sich in verdünnter Phosphatsäure. Ein Vorgang, den sich die REMONDIS Aqua in ihrem neuen Recyclingverfahren innovativ zunutze macht: „Phosphorsäurelösung reichert sich dabei mit dem Phosphatanteil der Asche an und wird anschließend in vier Selektionsstufen gereinigt. So lässt sich RePacid®-Phosphorsäure (H₃PO₄ – Anmerkung der Redaktion) für die Herstellung von Phosphaten unter anderem für die Produktion von Düngemitteln, Gips für die Baustoffindustrie, aber auch Eisen- und Aluminiumsalze gewinnen“.

Der Clou des als relativ einfach charakterisierten Verfahrens läge darin, dass mit der gewonnenen RePacid®-Phosphorsäure durch Kreislaufführung wieder neue Asche behandelt werden könne – was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ausmache, da keine neue konventionell hergestellte Phosphorsäure zum Auflösen benötigt werde. Erstmals schlösse man mit dem REMONDIS- TetraPhos®-Verfahren den Stoff- und Wirtschaftskreislauf für Phosphor insgesamt und nachhaltig, sagt das Unternehmen.

Ein weiterer Effekt, der für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens spreche, sei laut REMONDIS Aqua der: „Aus 1.000 Kilogramm Asche können somit nicht nur bis zu 500 Kilogramm RePacid®-Phosphorsäure gewonnen werden, sondern auch über 500 Kilogramm Gips für die Baustoffindustrie, aber auch Eisen- und Aluminiumsalze, die wieder als Fällungsmittel zur Abwasserreinigung in Kläranlagen (Stichwort: simultane Phosphatfällung – Anmerkung der Redaktion) recycelt werden können.“

Die erste Grafik zeigt anschaulich, wie mit TetraPhos® aus Klärschlammasche Phosphorsäure, die frei von Schwermetallen ist, sowie Nebenprodukte wie Gips und Metallsalze recycelt werden:

Und die zweite Grafik zeigt das Verfahrensprinzip in Bezug auf die Mengen an Phosphorsäure und Nebenprodukten (Bilanz), die dank seiner Anwendung recycelt werden können:

Kommunale Kläranlage: Rohstoffrecycling-Anlage statt Entsorgungsanlage

Dank des Verfahrens TetraPhos® ließe sich demzufolge eine stoffliche wie energetische Verwertung von Klärschlamm realisieren, insbesondere dann, wenn es Monoverbrennungsanlagen in Form von Wirbelschichtfeuerungsanlagen auf Kläranlagen ergänze. Kombiniere man zudem die RePacid®-Phosphorsäure mit mineralischen Produkten aus der Schlachtabfallaufbereitung, wie Knochenmehlasche oder Polymat-Sediment, ließen sich laut REMONDIS Aqua hochreine Düngemittel herstellen. „Das neue REMONDIS-TetraPhos®-Verfahren unterstreicht einmal mehr die Philosophie von REMONDIS, dass Kläranlagen inzwischen keine Entsorgungsanlagen mehr sind, sondern Rückgewinnungsanlagen von sauberem Wasser, Energie und Mineralien“, sagt Dr. Ing. Martin Lebek, Mitglied der Geschäftsführung der REMONDIS Aqua GmbH & Co. KG.

Ausblick:

Der Basis-Rohstoff Klärschlammasche wird dank REMONDIS TetraPhos® zu einem flexibel einsetzbaren und direkt nutzbaren Sekundärrohstoff. Abfall wird damit quasi zur verwertbaren Ressource. Das Unternehmen zeigt, dass ein wirtschaftliches Recycling von Phosphat aus Klärschlammasche mit seinem den Rohstoffkreislauf schließenden Verfahren möglich ist – womit sich TetraPhos® von vielen konkurrierenden Ansätzen unterscheidet, deren Wirtschaftlichkeit oder deren Recyclingprodukte in ihrer Zusammensetzung beziehungsweise Substanz bislang doch sehr zu wünschen übrig ließen.

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