Phosphor ist ein wichtiger Bestandteil von Düngemitteln, wird aber auch in Waschmitteln oder Lebensmittelzusatzstoffen eingesetzt. Gewonnen wird er aus Phosphatgestein, dessen Vorkommen begrenzt sind. Der Rohstoff lässt sich jedoch aus Klärschlamm zurückgewinnen. Das Problem: Die bisherigen Recyclingverfahren sind umständlich und teuer. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) will dies nun in einem dreijährigen Forschungsprojekt ändern: Die Forscher entwickeln derzeit ein Verfahren, das Phosphor bereits während der Verbrennung des Klärschlammes zurückgewinnt. Eine Testanlage ist seit Frühjahr 2019 in Betrieb.
Der Druck auf Forschung und Industrie ist hoch, das Phosphorrecycling voranzutreiben. Wenn Kommunen die Einwohnerzahl von 100.000 überschreiten, müssen Kläranlagenbetreiber ab 2029 einen Teil des Phosphors aus Klärschlämmen in den Stoffkreislauf zurückführen. Das verlangt die im Oktober 2017 verschärfte Klärschlammverordnung. Bis in wenigen Jahren müssen daher Verfahren und Produkte zur Marktreife weiterentwickelt werden.
Rückgewinnung schon bei der Verbrennung
In der Anlage am ZSW soll der Phosphor mithilfe eines kalziumhaltigen Materials bereits im Verbrennungsschritt als Kalziumphosphat gebunden werden. Der reaktive Kalkstein hat sich sowohl im Labor als auch im technischen Maßstab als ausreichend abriebfest erwiesen und stellt somit ein wirtschaftliches, ungiftiges und lokal verfügbares Betriebsmittel dar. Mechanische Stöße der Partikel untereinander und mit der Reaktorwand erzeugen im Verbrennungsprozess einen phosphathaltigen Feinabrieb. Dieser wird in einer Heißgasreinigung, etwa mittels Kerzenfilter, aus dem Rauchgasstrom abgetrennt. Da Schadstoffe bei den dort herrschenden Temperaturen gasförmig sind, können die Wissenschaftler einen nahezu schadstofffreien, phosphatangereicherten Wertstoffstrom gewinnen. Der Phosphor kann so in den Stoffkreislauf zurückgelangen.
Die bisherigen Versuche in der ZSW-Laborwirbelschichtanlage verliefen positiv, ein kontinuierlicher Betrieb der Testanlage war erfolgreich. Die Wissenschaftler setzen nun an verschiedenen Stellschrauben an: sie optimieren einzelne Parameter des Wirbelschichtprozesses und variieren das zugegebene Hilfsmittel. Ziel der ZSW-Forscher ist es, ein phosphorreiches Ascheprodukt zu erzeugen, das sich in seiner Eigenschaft optimal für die anschließende Nutzung eignet.
