Integration des additivgestützten thermochemischen Phosphor-Recyclings in die Klärschlammverbrennung

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Matthias Schnell

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Phosphor ist für alle Lebewesen und Pflanzen essenziell. Als nicht substituierbarer Pflanzennährstoff wird Phosphor insbesondere für eine ertragreiche Landwirtschaft benötigt. Für die Produktion von Mineraldüngern wird Phosphatgestein abgebaut. Aufgrund der hohen Importabhängigkeit aus wenigen, politisch teilweise instabilen Regionen, sinkender Reserven und abnehmender Qualitäten der Rohphosphate ist Phosphor in der EU als kritischer Rohstoff eingestuft. Der hohe Phosphorgehalt in kommunalem Klärschlamm bietet die Rückgewinnung aus diesem Stoffstrom an. Durch die novellierte Klärschlammverordnung wird die direkte landwirtschaftliche Klärschlammverwertung zukünftig jedoch weitestgehend eingeschränkt. Dies ist auf die im Klärschlamm enthaltenen organischen Schadstoffe zurückzuführen, welche nur durch vollständige Oxidation bei hohen Temperaturen eliminiert werden können. Die thermische Behandlung ist daher die einzige mit hohen Umweltstandards vereinbare Entsorgungsmöglichkeit für Klärschlamm, welche einer Phosphorrückgewinnung zudem nicht entgegensteht. Bei der Klärschlammverbrennung werden Phosphor, teilweise aber auch Schwermetalle in der anfallenden Klärschlammasche konzentiert. Das thermochemische Phosphor-Recycling ermöglicht durch den Einsatz von Additiven während der Verbrennung die Erzeugung schwermetallarmer Aschen mit verbesserter Phosphorverfügbarkeit, sodass die Aschen potenziell direkt als Ausgangsstoff für Düngemittel geeignet sind. In der vorliegenden Arbeit wurden zu diesem Ansatz Untersuchungen im labor- und großtechnischen Maßstab durchgeführt. Auf Basis der Untersuchungsergebnisse wurde ein Integrationskonzept für das Thermochemische Phosphor-Recycling in die Klärschlammverbrennung aufgestellt und die bestehenden Herausforderungen benannt.