Phosphor (P) ist für Pflanzen, Tiere und Menschen ein essenzielles Element, das in der Natur meist in Form von Phosphaten in der Erdkruste vorkommt. Diese Phosphatreserven sind begrenzt und geografisch ungleich verteilt, sodass viele Länder u.a. Deutschland zu 100 % auf dessen Import angewiesen sind. Demzufolge wurde Phosphor seitens der EU als einer der 30 kritischen Rohstoffe mit hohem Versorgungsrisiko eingestuft. Als Rohstoff schützende Maßnahme verpflichtet die Klärschlammverordnung (AbfKlärV) Betreiber großer Kläranlagen in Deutschland ab 2029 bzw. 2032, Phosphor aus Klärschlamm bzw. Klärschlammasche (KSA) rückzugewinnen und in den Wirtschaftskreislauf zurückzuführen. Aktuell zielen die meisten Konzepte auf eine Phosphorrückgewinnung aus Monoverbrennungsasche, um einerseits die Entsorgungssicherheit zu gewährleisten und andererseits hohe P-Rückgewinnungsquoten zu generieren.
Im Rahmen des Projekts VEKTOR wird das Verbrennungsverhalten von Klärschlamm unter der Verwendung verschiedener Additive und Prozessbedingungen untersucht. Das übergeordnete Ziel ist dabei die Erzeugung einer im Sinne der Phosphorrückgewinnung optimierte Asche, welche nachfolgende aufwändige nasschemische Prozessschritte vereinfacht.
Bislang wurde zu ca. 25 Phosphorrückgewinnungsverfahren aus KSA veröffentlicht. Trotz der Vielzahl an Verfahren fehlen aktuell detaillierte Kenntnisse zum Einfluss der Additivierung auf die Aschequalität und zur Auswirkung auf das Aufschlussverhalten im nachfolgenden Leachingprozess.
Aus diesem Grund sollen im Projekt VEKTOR durch den Projektpartner TEER, repräsentative Klärschlämme bzw. Klärschlammmischungen im Labor- und Technikumsmaßstab additiviert und verbrannt werden. Diese Aschen werden im ISA-Labor mit unterschiedlichen Säuren und unter verschiedenen Prozessbedingungen eluiert, und auf ihr verändertes Aufschlussverhalten im Vergleich zu unbehandelten Aschen untersucht. Neben den Schwermetallgehalten wird auch die P-Löslichkeit zur Erfüllung der Anforderungen aus der Düngemittelverordnung überprüft.
Zur Aufklärung des Zusammenhangs von Kristallstruktur und Lösungsverhalten wird die Veränderung der kristallinen Phosphatphasen in den Aschen bzw. Laugungsrückständen mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) am Institut für Bauforschung (IBAC) analysiert.
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