Phosphorrecycling wird Pflicht
Die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm oder Gülle war bislang nur ein Thema für die Forschung oder einzelne Modellprojekte. Die Verschärfung von Klärschlamm– und Düngeverordnung aber erhöht den Druck auf alle Erzeuger, sich für die Rückgewinnung des Rohstoffs zu rüsten.
Phosphor ist für alle Lebewesen ein essenzieller Nährstoff, allerdings sind Deutschland und die gesamt EU komplett von Importen aus Ländern wie Kasachstan, China oder Vietnam abhängig. Durch wachsenden Wohlstand und steigende Weltbevölkerung könnte sich der weltweite Phosphorbedarf bis zum Jahr 2050 verdoppeln – die EU hat das Element daher vor zwei Jahren in die Liste der kritischen Rohstoffe aufgenommen. Zudem sinkt die Qualität der importierten Rohphosphate. Viele sind mit Schwermetallen wie Cadmium und Uran belastet, die bei der Düngung auf die Felder und in die Umwelt gelangen.
Ein geschlossener Kreislauf für Phosphor tut not. Wie aber lässt sich das Element aus Klärschlamm, Gülle oder Gärresten von Biogasanlagen zurückgewinnen? Mit dieser Frage haben sich in der Vergangenheit vor allem Forschungsinstitute befasst. Bisher gab es wenig Anreize, Recyclingverfahren für einen großtechnischen Einsatz zu entwickeln.
Neu: Pflicht zur Phosphorrückgewinnung
Das ändert sich gerade. Die novellierte Klärschlammverordnung schreibt vor, dass Kläranlagen mit über 100.000 Einwohnergleichwerten spätestens im Jahr 2029, Anlagen zwischen 50.000 und 100.000 EW ab 2032 Phosphor aus dem Klärschlamm zurückgewinnen müssen. Der Schlamm soll vor allem wegen seiner Belastung mit persistenten organischen Schadstoffen, Arzneimittelrückständen und Mikroplastik in Zukunft so wenig wie möglich auf Felder ausgebracht werden.
Künftig ist vorgeschrieben, dass mindestens die Hälfte des enthaltenen Phosphors zurückgewonnen werden muss, aus Asche oder Verbrennungsrückständen mindestens 80 Prozent. Zudem muss jeder Klärschlammerzeuger bis Ende 2023 der zuständigen Behörde ein Konzept vorlegen, wie er seine Recyclingpflicht umsetzen will. „Das heißt: In den kommenden Jahren müssen Verfahren zur Marktreife gebracht werden“, mahnt das Umweltbundesamt.
Das geschieht beispielsweise im Rahmen des Interreg-Projekts Phos4You. Hier untersuchen zwölf Partner aus sieben EU-Ländern unterschiedliche Methoden. Thermische Verfahren haben gegenüber Fällungsverfahren den großen Vorteil, dass sie Schadstoffe und Mikroplastik im Schlamm zuverlässig vernichten, zudem kann mehr Phosphor zurückgeführt werden.
Erste großtechnische Anlagen in Planung
Eines der Verfahren von Phos4You kombiniert Pyrolyse und Verbrennung in einem Drehrohr. Dabei werden alle organischen Schadstoffe zerstört und enthaltene Schwermetalle mit dem Abgas ausgetrieben. Außerdem entstehen Phosphat-Typen, die besonders gut pflanzenverfügbar sind. Erste großtechnische Behandlungsanlagen nach diesem Vorbild planen derzeit die MVV Energie AG an den Standorten Mannheim und Leuna und die Energieversorgung Offenbach. Dabei wird die Phosphorrückgewinnung mit der Abfallverbrennung gekoppelt, was die Energiebilanz entscheidend verbessert: Die heißen Abgase der Verbrennung liefern die notwendige Energie für die Behandlung des Schlamms im Drehrohr.
Auch bei Gülle wächst der Druck zur stofflichen Verwertung. Die 2017 novellierte Düngeverordnung erschwert das Ausbringen der Gülle auf Feldern, vor allem wegen ihrer hohen Nitratgehalte. Gülle muss daher immer öfter über mehrere hundert Kilometer oder gar ins Ausland transportiert werden, um noch landwirtschaftliche Abnehmer zu finden. Rund 90 Bauern im nordrhein-westfälischen Kreis Borken haben sich daher zusammengetan und Deutschlands erste Vollaufbereitungsanlage für Schweine- und Rindergülle mit finanziert. Hier wird ab kommendem Jahr überschüssige Gülle vergärt und danach verbrannt. Aus der Asche sollen Phosphordünger und Phosphorsäure gewonnen werden.
Wirtschaftlichkeit entscheidet
Das Recycling von Klärschlamm und tierischen Nebenprodukten könnte 40 bis 60 Prozent der deutschen Phosphatimporte überflüssig machen, schätzt das Umweltbundesamt. Allerdings gilt wie bei allen anderen technischen Stoffkreisläufen auch: Die Rückgewinnung muss wirtschaftlich sein und es muss einen Markt für die Produkte geben. Eine vollständige Kostendeckung allein durch die Erlöse der Recyclingprodukte halten Experten für kaum möglich. Daher wird es im Wesentlichen auf die Wertschöpfungsketten und die Energiebilanzen ankommen, ob Verfahren wirtschaftlich sind.
Sicher ist: Dünger aus Phosphor-Rezyklaten belasten Böden und Umwelt deutlich weniger. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie im Auftrag des Umweltbundesamts vom April. Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits-, und Energietechnik UMSICHT prüfte und verglich verschiedene Rückgewinnungsmethoden. Alle Rezyklate zeigten wesentlich geringere Arzneimittelbelastungen als die Ausgangsschlämme. Werden thermische Verfahren eingesetzt, gelangen zudem keine gefährlichen oder resistenten Keime mehr in die Umwelt. (CF)
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