Durch die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm könnten wir bis zu 25 % der importierten Mengen in Österreich ersetzen. An der Montanuniversität Leoben wird an unterschiedlichen Verfahren geforscht, um dieses Potenzial zu nützen.

Da unsere Landwirtschaft intensiv betrieben wird, laugen die Böden aus. Wichtige Nährstoffe wie Phosphor müssen durch Dünger künstlich zugeführt werden“, erklärt Marion Andritz, Wissenschaftlerin am Institut für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes an der Montanuniversität Leoben. Die Herausforderung: Die weltweiten Phosphor-Ressourcen sind als kritisch einzustufen. Denn die EU ist stark von Importen aus Nicht-EU-Ländern wie China, Marokko oder Kasachstan abhängig, die in instabilen politischen Lagen sind.

Dort sind die Arbeitsbedingungen oft problematisch, der Abbau des Phosphatgesteins erfolgt nicht nachhaltig, es gibt oft Auswirkungen auf Gewässer und siedlungsnahe Deponien. „Das sind Umweltfolgen, die wir in der EU, wo Phosphor als Dünger zum Einsatz kommt, nicht unmittelbar sehen“, so Andritz. Grund genug, Phosphor im Kreislauf zu halten –  etwa durch die Rückgewinnung aus Klärschlamm.

Bisher kaum genutzt
In 1 Tonne Klärschlamm sind bis zu 23 Kilogramm Phosphor gebunden. „Die Rückgewinnung hätte das Potenzial, bis zu 25 % des importierten Reinnährstoffabsatzes in Österreich, der nur für die Verwendung als Düngemittel eingesetzt wird, zu ersetzen“, sagt Andritz. Da Phosphor in pflanzlicher und tierischer Nahrung ist, gelangt er über Ausscheidungen in die Kläranlagen. Dort wird er – um übermäßigen Eintrag und damit Überdüngung der heimischen Gewässer zu vermeiden – im Abwasserreinigungsprozess entfernt. Allerdings wird Klärschlamm, in dem Phosphor gebunden ist, bislang meist zusammen mit anderen Abfällen verbrannt und bleibt für eine weitere Verwendung ungenutzt.

Reaktoraufbau zur hydrothermalen Karbonisierung von Klärschlamm. (Foto: Marion Andritz)

Zentrale Verfahren
In ihrer Forschung hat Marion Andritz zentrale und dezentrale Verfahren verglichen. Zentral bedeutet, dass riesige Mengen von Klärschlamm in Klärschlamm-Monoverbrennungsanlagen thermisch verwertet werden. Der Phosphor wird anschließend aus der anfallenden Asche gelöst oder kann als Düngerohstoff verwendet werden. Aktuell gibt es in Österreich keine bestehende Klärschlamm-Monoverbrennungsanlage – weder von kommunalen Kläranlagen noch von privaten Entsorgungsunternehmen. Obwohl der Entwurf des Bundesabfallwirtschaftsplans bis 2030 für die Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm eine Quote von 65 bis 80 % vorsieht. Künftig ist nur in der Kläranlage Gössendorf Klärschlammverbrennung vorgesehen – ab 2028.

Direkt in kleinen Kläranlagen
„Die dezentrale Rückgewinnung eignet sich für kleine Klärschlammmengen. Dieser wird nicht gesammelt und zu speziellen Anlagen gebracht, sondern direkt in den Kläranlagen verarbeitet“, weiß Andritz. Das hätte Vorteile, da so etwa die aufwendige Entwässerung für den Transport sowie Entsorgungs- und Transportkosten wegfallen. Zudem könnten Gemeinden den gewonnenen Phosphor selbst regional weitervertreiben.

Ohne Chemieeinsatz
„Als Methode bietet sich in den Kläranlagen unter anderem die hydrothermale Karbonisierung von Klärschlamm an. Dabei wird dieser bei Temperaturen um die 200 °C und 24 bar Druck in einem geschlossenen Reaktor behandelt, wodurch sich festgebundene Nährstoffe lösen. Mit einem Ionentauscherverfahren werden Phosphor und Stickstoff aus dieser wässrigen Lösung gezielt isoliert.“ Es werden keine weiteren Chemikalien benötigt und Klärschlamm mit sehr hohem Wassergehalt kann direkt verarbeitet werden. Um das vorhandene Potenzial im DACH-Raum zu nützen, müssten laut Andritz beide Gewinnungsverfahren genutzt werden.