Über KlimaPhoNds

Motivation

Klärschlamm ist ein wertvoller Energie- und Rohstoffträger. Im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft muss es Ziel sein, sämtliche Ressourcen aus dem Klärschlamm zu nutzen. Hierzu gehört nicht nur Phosphor, sondern zum Beispiel auch Stickstoff, Metalle und Mineralstoffe, aber auch die im Klärschlamm gebundene Energie. Das Projekt KlimaPhoNds zielt auf eine vollständige energetische und rohstoffliche Klärschlammverwertung unter Schaffung von Stoffkreisläufen für Magnesium, Stickstoff und insbesondere Phosphor. Mehrere Innovationen sollen im großtechnischen Maßstab umgesetzt werden, um die Klimaneutralität und Ressourceneffizienz des entwickelten Konzeptes nachzuweisen.

Konzept

Am Beispiel der Kläranlage Northeim wird neben der Erhöhung des Anteils an biologisch fixiertem Phosphor ein neues Konzept zur Maximierung der kläranlageninternen Phosphatgewinnung entwickelt und umgesetzt. Das neue Konzept beinhaltet eine überproportionale Phosphatabtrennung mit  thermisch-biologischer P-Rücklösung aus Überschussschlamm und optimierter Phosphatfällung und –abtrennung, um die Phosphor-Konzentration von 20 g Phosphor pro kg Trockensubstanz im entwässerten Klärschlamm zu unterschreiten.

Das als Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) anfallende Fällungsprodukt wird zentral mittels Kalzinierung und Elektrodialyse (PARFORCE-Technologie) nahezu reststofffrei in die drei Wertstoffe Ammoniakwasser, Magnesiumchlorid und Phosphorsäure veredelt. Phosphorsäure soll in hochwertiger Qualität an die chemische Industrie zur flexiblen Verwertung, insbesondere zur Düngemittelherstellung zurückgeführt werden. Das beim PARFORCE-Verfahren anfallende Nebenprodukt Magnesiumchlorid wird als Fällungsmittel zur Kläranlage Northeim zurückgeführt und anhand von Vergleichsversuchen mit kommerziellen Produkten bewertet.  Das Ammoniakwasser wird im Hinblick auf dessen Nutzung zur Düngemittelherstellung, d.h. als Teilersatzvon Ammoniak aus dem Haber-Bosch-Verfahren, oder zur Entstickung von Verbrennungsabgasen bewertet.

Die Produktion phosphatarmen Klärschlamms ermöglicht eine flexible energetische und gegebenenfalls auch stoffliche Verwertung, die meist mit Kostenvorteilen verbunden ist. Die erstmalige Umsetzung einer sogenannten Wirbelschichtverdampfungstrocknung, d.h. einer Klärschlammtrocknung bei Überdruck und unter reiner Wasserdampfatmosphäre ermöglicht eine besonders effiziente Wärmerückgewinnung und eine nahezu wärmebilanzneutrale Volltrocknung. Um trotz des Zusatzaufwandes für die Ressourcenschonung eine Gesamt-CO₂-Emissionsminderung aufzuzeigen, soll der „voll“-getrocknete Klärschlamm als Brenn- und Zuschlagstoff in der Zementindustrie energetisch und stofflich verwertet, oder alternativ als Zusatz-Brennstoff in Kraftwerken genutzt werden.