Im Jahr 2017 hat die Bundesregierung eine Gesetzesinitiative in die Wege geleitet, bei der es darum ging Phosphor zurückzugewinnen. Um genau zu sein, soll es verstärkt aus der Kläranlage kommen, wo das Abwasser von Kommunen aufbereitet wird. Die Rückgewinnung aus Klärschlamm wurde deswegen gesetzlich in diesem Sinne geregelt, weil sich weltweit eine Verknappung von Rohstoffen abzeichnet. Wichtige Metalle, Chemikalien und andere Rohstoffe können zum Teil nur noch aus Ländern importiert werden, mit denen sich potenzielle wirtschaftliche und politische Konflikte ergeben könnten. Somit möchte der Staat die Abhängigkeit von solchen kritischen Regionen vermeiden. Die neue Klärschlammverordnung ist dabei nur eine von vielen Maßnahmen. Auch für andere Branchen wurden entsprechende Abfallwirtschaft-Gesetze zur Rückgewinnung aller möglichen Ressourcen erlassen. Solche Vorgaben sollen dazu dienen, dass die Unternehmen stetig neue Verfahren entwickeln und bessere Anlagen bauen, um noch größere Mengen von Rohstoffen wieder nutzbar zu machen. Phosphor aus Klärschlamm zu gewinnen ist in diesem Sinne nur ein Teil eines großen Projekts an strategischen Zielen.
Warum ist Phosphor aus Klärschlamm so wichtig?
Im Falle von Phosphor liegt der Fall so: Phosphor ist neben Stickstoff und Kalium einer der drei wichtigsten Mineralien, die von Pflanzen benötigt werden, um gut zu wachsen und reichlich Ertrag zu liefern. Es ist der Einsatz als Düngemittel, der Phosphor für die deutsche Wirtschaft, bzw. für die Landwirtschaft so bedeutungsvoll macht.
Im Abwasser von Haushalten ist eine solide Menge davon enthalten. Menschen nehmen es mit ihrer Ernährung zu sich, und sie scheiden es dann aus. Von dort gelangt es in die Kanalisation und wird zur Kläranlage gespült. Somit gelangt es ganz am Ende in den Klärschlamm.
Früher durften Landwirte diesen günstig kaufen und ganze LKW-Ladungen mit den Klärschlämmen auf ihre Felder spritzen. Mittlerweile hat sich das geändert. Denn in den Klärschlämmen der Kläranlagen befanden sich leider nicht nur Phosphor, sondern auch einige Schwermetalle. So hatte man mit dieser Art von Düngemitteln in manchen Regionen das Grundwasser nahezu komplett vergiftet. Des Weiteren lässt sich dabei der Pegel der Phosphate im Boden nur schwer regulieren. Daher wurde die Klärschlammverordnung so angepasst, dass das nicht mehr passiert.
Wie funktioniert die Rückgewinnung von Phosphor?
Grundsätzlich ist es so, dass in der Kläranlage der Klärschlamm dadurch entsteht, dass das Abwasser mit Hilfe von Bakterien und Mikroben in einem Becken behandelt wird. Diese Mikroorganismen fressen alle gelösten Inhaltsstoffe auf, die sich noch im Wasser befinden. Feststoffe wurden bereits vorher heraus gefiltert. In der Praxis ist es eine Art Gärungsprozess. Gelöste Substanzen werden dabei in Feststoffe umgewandelt. Gleichzeitig entzieht man immer mehr die Feuchtigkeit. Daraus wird eine Art Restmasse, die im Wesentlichen aus den Verdauungsprodukten der Mini-Lebewesen besteht. So entsteht der finale Klärschlamm, den es zu entsorgen oder zu nutzen gilt.
Nachdem der Klärschlamm nun nicht mehr direkt als Dünger genutzt werden darf, hat man andere Verfahren der Klärschlammentsorgung entwickelt, um ihn sinnvoll zu verwerten. Bei diesen Verfahren ist die Gemeinsamkeit, dass aus dem Schlamm der Phosphor mit Hilfe von Chemikalien oder mit physikalisch-mechanischen Methoden herausgelöst wird. Als Beispiel dazu ein Video vom NDR:
Zudem eine Übersicht zu weiteren Verfahren der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm:
- Struvitfällung nach Aufschluss des Klärschlamms mit Schwefelsäure (Stuttgarter Verfahren)
- nasschemische TetraPhos-Verfahren
- nasschemische EcoPhos-Verfahren
- thermochemische AshDec-Verfahren
Solche Prozesse werden in großtechnischen Anlagen ausgeführt, die für diesen Zweck zugelassen wurden. Als Resultat dieser Prozedur erhält man auf der einen Seite eine Menge des im Schlamm enthaltenen Phosphors. Übrig bleibt eine chemisch äußerst komplexe Restmasse.
Diesen zu recyceln würde keine weiteren Vorteile mehr bringen. Als Dünger wird er nicht genutzt, weil immer noch reichlich bedenkliche Stoffe enthalten sein könnten. Aus diesem Grund ist man zu der Überzeugung gelangt, dass kommunaler Klärschlamm aus den kommunalen Kläranlagen thermisch verwertet werden sollte. Das heißt, man gibt ihn als Beiwerk zum Heizen ins Heizkraftwerk. So wird mit der Verbrennung Strom erzeugt oder die Versorgung mit Wärme aus der Zentralheizung sichergestellt.
Hinsichtlich der CO2 Bilanz könnte man jetzt natürlich einwenden, dass Verbrennen nie eine gute Lösung ist. Doch in dem Fall ist das unbedenklich. Es ist ein bisschen wie bei Holz. CO2 wird gebunden, bei der Verbrennung wird es in der gleichen Menge freigesetzt. Das heißt, die Netto-Belastung in der Atmosphäre wird dadurch nicht höher.
Hintergründe zur Gesetzesänderung
Strengere Gesetze und Eingriffe das Staates gelten manchen wirtschaftsliberalen Kräften immer als Gift. Doch in diesem Fall war eine Aktion seitens der Regierung tatsächlich angebracht. Grund dafür ist, dass es einen strategischen Hintergrund gibt, welcher der gesamten Gesellschaft zugute kommen soll: die Unabhängigkeit in Sachen Rohstoffbestände.
Vor der Überarbeitung war die Lage so, dass ungefähr zwei Drittel der Bestände an Klärschlamm aus den kommunalen Anlagen verbrannt wurde. Und zwar so, dass nach der Abwasserbehandlung keinerlei Phosphor Recycling durchgeführt wurde. Eine Phosphorrückgewinnung fand so gut wie gar nicht statt. Warum war das so?
Aufgrund der Belastung der Schlammmasse mit Schwermetallen, war es für Landwirte sehr riskant diesen noch als Phosphatdünger zu nutzen. Keiner wollte die Verantwortung tragen, dass in einer Region eine Katastrophe passiert und das Grundwasser über Jahre verseucht wird. Waren regionale Landwirte früher zuverlässige Abnehmer, blieben nun die Kommunen auf ihren Endprodukten sitzen. Die Verwendung als Heizmittel war die schnellste und sinnvollste Lösung. Allerdings war es ein ungünstiger Zustand, dass die Phosphor-Rückgewinnung dabei vollständig ausgelassen wurde. So wurde schnell klar, dass das nicht ewig so weitergehen sollte.
Wir wird der Phosphat Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt
Ein Phosphatdünger wird in der Landwirtschaft eingesetzt, um die Pflanzen mit Phosphorsäure zu versorgen, oder mit Hilfe von Salzen, die durch Phosphorverbindungen bestehen. In seiner reinen Form ließe es sich nicht im Wasser lösen, so dass die Wurzeln im Boden es nicht gut aufnehmen könnten.
Warum brauchen Pflanzen Phosphate?
Jedes Lebewesen braucht seine spezielle Nahrung. So ist es auch bei Pflanzen, wie: Getreide, Bäumen usw. Auch sie benötigen einige Grundstoffe, um zu existieren.
Der Phosphorgehalt im Dünger macht es möglich Zellen zu bilden, denn diese Stoffe sind für sie ein elementarer Bestandteil. Zudem sind sie Verbindungen, die in Kohlenhydraten enthalten sind. Auch für die Bildung von DNS und RNS sind sie unerlässlich. Ebenso brauchen die Pflanzen sie für den Stoffwechsel, so dass Enzyme gebildet werden können.
Wie ist der Status der Phosphor Rückgewinnung in Deutschland?
Man könnte die Entscheidung der Regierung für solche Maßnahmen als Wegweiser sehen, um eine Entwicklung in der Zukunft zu bewirken. Die Technologie ist in dieser Hinsicht noch nicht perfekt ausgefeilt. Genau deshalb war es die Absicht die Nutzung der Phosphorrückgewinnung weiter zu forcieren. Im Laufe der nächsten Jahre sollen Unternehmen daran arbeiten die Methoden zu verfeinern und dabei die Effizienz zu steigern.
Wie viel Phosphor muss Deutschland importieren?
Jedes Jahr muss Deutschland p-haltige Düngemittel aus dem Ausland einführen. Der jährliche Verbrauch dabei liegt bei ungefähr 139.000 Tonnen Phosphor. Hinzu kommen 30.000 Tonnen für Futtermittel und noch einmal 130.000 Tonnen für die Lebensmittelindustrie. Angesichts einer solchen Menge lässt sich viel besser verstehen, warum etwas unternommen werden musste. Ohne reichlich Phosphorbestände ist unsere Versorgung mit Lebensmitteln gefährdet. Im Falle von Konflikten oder Kriegen ist es immer schlecht, wenn bei Lebensmitteln usw. eine Abhängigkeit vom Ausland besteht.