Phosphorrecycling – Nachhaltige Lösungen für Landwirtschaft und Umwelt
Phosphor ist ein wertvoller Rohstoff, der nur begrenzt vorhanden ist. Wir leisten einen großen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und zeigen, wie man Phosphor aus Klärschlammasche wiedergewinnt.
Was ist Phosphor und warum ist er wichtig?
Phosphor ist ein lebenswichtiges Element für Menschen, Tiere und Pflanzen. Er steuert den Energiehaushalt in den Zellen und ist essenziell für die Photosynthese von Pflanzen. In der Landwirtschaft wird Phosphor als Düngemittel eingesetzt, um hohe Ernteerträge zu erzielen. Aber auch für die Produktion von Flammschutzmitteln und Arzneimitteln ist dieser Rohstoff unverzichtbar.
Seit 2014 gilt Phosphor EU-weit als kritischer Rohstoff, da die europäischen Vorkommen begrenzt sind. Der Großteil unseres Bedarfs muss aus Drittstaaten, insbesondere Nordafrika, importiert werden.
Das macht die Ressource anfällig für Versorgungsengpässe. Außerdem kann es bei der Gewinnung von Rohphosphor zu Umweltbelastungen kommen. Etwa wenn Abwasser nicht ausreichend gefiltert wird. Es müssen also nachhaltige Wege zur Phosphorgewinnung her!
Eine Möglichkeit ist, Phosphor zu recyclen. Denn derzeit landet viel davon als Dünger auf Lebensmitteln und über die Ernährung im Abwasser.
Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm – Verfahren im Überblick
Die Wiedergewinnung von Phosphor aus Klärschlamm ist ein zentraler Baustein der modernen Kreislaufwirtschaft. Es wird an verschiedenen Verfahren und Methoden geforscht, um Phosphor effizient und nachhaltig gewinnen zu können. Auch in unserer Müllverbrennungsanlage Simmeringer Haide.
Hier haben wir einen kurzen Überblick über die wichtigsten Ansätze:
Thermische Verfahren: Rückgewinnung aus Klärschlammasche
Bei dieser Methode wird Phosphor aus verbranntem Klärschlamm gewonnen. Klärschlamm ist ein Abfallprodukt der Abwasserreinigung, das verbrannt wird. Beim Verbrennen werden die darin enthaltenen Schadstoffe zerstört und aus der Asche, die übrig bleibt, kann Phosphor extrahiert werden. Besonders effizient funktioniert das, wenn der Klärschlamm vor dem Verbrennen in einer Trocknungsanlage getrocknet wird.
Ab 2033 ist gesetzlich vorgeschrieben, dass kommunaler Klärschlamm aus Abwasserreinigungsanlagen recycelt werden muss.
Bei Wien Energie nutzen wir übrigens auch diese Methode, um Phosphor zu recyclen! Mehr Infos zum Phosphorrecycling bei Wien Energie gibt’s im nächsten Abschnitt.
Chemische Verfahren: Phosphor aus Abwasser
Phosphor kann direkt aus dem Abwasser chemisch herausgelöst werden. Dafür werden spezielle Chemikalien ins Abwasser gemischt. Diese Stoffe reagieren mit dem Phosphor und wandeln ihn in feste Formen wie Struvit um. Die festen Teilchen können herausgefiltert, getrocknet und anschließend als Dünger genutzt werden.
Biologische Verfahren: Mikroorganismen als Phosphorfänger
Dieses Verfahren nutzt die natürliche Fähigkeit bestimmter Mikroorganismen, Phosphor aus Abwasser zu entfernen.
Zunächst wird das Abwasser in ein Becken ohne Sauerstoff geleitet (anaerobes Becken). Unter diesen Bedingungen können die Mikroorganismen, sogenannte PAO (polyphosphat-akkumulierende Organismen), nicht atmen und stellen den Stoffwechsel um. Um nicht abzusterben, geben sie die in ihren Zellen gespeicherten Phosphate ab. Dadurch setzen sie Energie frei, die sie zum Überleben benötigen.
Anschließend fließt das Abwasser in ein Becken mit Sauerstoff (aerobes Becken), in dem die Mikroorganismen wieder atmen können. Dort nehmen sie den gelösten Phosphor aus dem Abwasser wieder auf und lagern zudem weitere Phosphate in ihren Zellen ein. Das in den Mikroorganismen gespeicherte Phosphor wird dann mit dem Überschussschlamm aus der Kläranlage entfernt.
Elektrochemische Verfahren: Phosphor durch Strom extrahieren
Phosphor kann auch mittels Elektrolyse direkt aus Abwasser zurückgewonnen werden. Dabei wird das Abwasser in einen speziellen Reaktor geleitet, in dem zwei Elektroden (eine Anode und eine Kathode) eingetaucht sind. Wenn Strom durch das Wasser fließt, lösen die Phosphorverbindungen eine chemische Reaktion aus.
An der Anode können unerwünschte Stoffe abgebaut werden, während an der Kathode der Phosphor in eine feste Form umgewandelt wird. So kann der Phosphor dann wieder aus dem Wasser gefiltert, getrocknet und zum Beispiel als Düngemittel eingesetzt werden.
Mechanische Verfahren: Effiziente Trennung von Phosphorquellen
Mechanische Verfahren zur Phosphorrückgewinnung setzen auf physikalische Prozesse, um Phosphor aus Abfällen oder Abwasser zu trennen. Dabei werden Technologien wie Siebe, Zentrifugen oder Sedimentationsanlagen eingesetzt. Zum Beispiel können Feststoffe, die Phosphor enthalten, durch Filtration oder Zentrifugation vom Wasser getrennt werden. Diese Feststoffe werden anschließend getrocknet und weiterverarbeitet, um den enthaltenen Phosphor nutzbar zu machen.
Klärschlammrecycling in der Müllverbrennungsanlage Wien Simmering
In der Müllverbrennungsanlage Simmeringer Haide setzen wir auf modernste Verfahren, um künftig Phosphor aus Klärschlamm zu recyclen. Dabei wird der Klärschlamm zunächst mechanisch entwässert, bevor ihm in unserer neuen Trocknungsanlage noch weiter Flüssigkeit entzogen wird und er anschließend thermisch verwertet wird.
Durch die kontrollierte Verbrennung werden die Schadstoffe im Klärschlamm zerstört. Aus der Asche kann dann Phosphor zurückgewonnen werden.
Derzeit erfolgt die Phosphor-Rückgewinnung aus Asche noch im Rahmen von Pilotprojekten mit einem Industriepartner. Für die Zukunft planen wir, eine eigene Phosphorrecycling-Anlage zu errichten.
Im Endausbau könnten wir umgerechnet den Phosphorbedarf für die Lebensmittelproduktion der gesamten Wiener und niederösterreichischen Bevölkerung abdecken.
Das trägt zur Versorgungssicherheit bei und ist ein bedeutender Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft und Ressourcenschonung.
