Spodofos: Rückgewinnung von weißem Phosphor erreicht Pilotphase
SNB, GMB BioEnergie, Lanxess und STOWA haben gemeinsam in die TRL-4- und TRL-5-Phasen der Spodofos-Technologie investiert – einem Verfahren zur Rückgewinnung von weißem Phosphor, das vom niederländischen Start-up ThermusP entwickelt wurde. Diese Phasen konnten ohne Schwierigkeiten abgeschlossen werden. Prototypen spezifischer Anlagenteile wurden bereits angefertigt um nun in die Pilotanlage (TRL6, mit einer Verarbeitungskapazität von 100 kg Asche pro Stunde) integriert zu werden, die sich derzeit im Bau befindet.
Dieses neuartige Verfahren zur Rückgewinnung von elementarem Phosphor aus Klärschlamm- und anderen phosphathaltigen Aschen basiert sich auf einer aluminothermischen Reduktion – besser bekannt als Thermitreaktion. Dabei kommt niedrigqualitatives, sekundäres Aluminium zum Einsatz, beispielsweise Aluminiumkonzentrat aus der Rostasche von Müllverbrennungsanlagen. Die exotherme Reaktion liefert den Großteil der für den Prozess benötigten Wärmeenergie. Neben weißem Phosphor entstehen ein aluminiumreiches Schlackenprodukt sowie eine phosphorarme Eisenlegierung – beide mit besonderen Materialeigenschaften.
Eine frühere Machbarkeitsstudie (STOWA-Bericht 2021-57, auf Niederländisch) durch unabhängige Fachleute kam zu dem Schluss, dass das Verfahren vielversprechende ökonomische und ökobilanzielle Perspektiven bietet. In der TRL-5-Phase wurden die Machbarkeit und Nachhaltigkeit durch Qualitätsmessungen und Feldtests der Produkte weiter evaluiert.
Die entstehende Schlacke weist stark zementierende Eigenschaften auf und kann bis zu 30% des herkömmlichen Zements ersetzen. Aufgrund ihres höheren Schmelzpunktes im Vergleich zu Standardschlacken wird ihre Anwendung in feuerfesten Materialien positiv getestet. Die erzeugte Eisenlegierung zeigt vergleichbare Eigenschaften wie Ferrosilicium, welches in der Schwermedientrennung verwendet wird. Beide Produkte gelten als umweltverträglich, da Schwermetalle entweder entfernt oder immobilisiert werden. Die beteiligten Marktakteure haben planen, an den folgenden Entwicklungsphasen teilzunehmen.
Dank der hohen Reaktionstemperaturen wird nur ein sehr geringer Anteil des Phosphors vom Eisen absorbiert, sodass eine gemessene Phosphorrückgewinnungsrate von 90% ohne Prozessoptimierung erreicht wird.
Die aktualisierte Wirtschaftlichkeitsrechnung zeigt eine äußerst kurze Amortisationszeit von unter vier Jahren für eine Spodofos-Anlage mit einer Kapazität von 50 kt Asche pro Jahr. Dies ist auf den Ersatz energieintensiver Primärprodukte durch die erzeugten Sekundärprodukte zurückzuführen. Die Lebenszyklusanalyse (LCA) wurde nach der neuen EU-Methode des Product Environmental Footprint durchgeführt. Um das Recycling zu fördern, wird hierbei ein Teil der CO₂-Äquivalente von Primärmaterialien (hier: Primäraluminium) den Sekundärmaterialien (Schrott) zugerechnet. Bei Spodofos beläuft sich diese Zurechnung auf 39%. Selbst dann ist die Gesamtbilanz der LCA stark negativ: Spodofos spart pro Tonne verarbeiteter Klärschlammasche 1.400 kg CO2-Äquivalent ein.
Die Ergebnisse der Produktfeldtests sowie die aktualisierte ökonomische und ökologische Bewertung sind im STOWA-Bericht (auf Englisch) dokumentiert. Dieser kann auf der STOWA-Website heruntergeladen werden (siehe unten).
