Das P-XTRACT®-Verfahren
Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm
P-XTRACT® kombiniert die energetische Verwertung von Klärschlamm mit der Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm von Kläranlagen. Mithilfe des P-XTRACT®-Verfahrens wird ein marktfähiger Klärschlammdünger mit hoher Pflanzenverfügbarkeit geschaffen, der ermöglicht, die wertvolle Ressource Phosphor zurückzugewinnen.
Das P-XTRACT®-Verfahren beruht auf der bewährten Technologie der Wirbelschichtverbrennung von Klärschlamm unter Zugabe von bestimmten (Erd-) Alkaliadditiven und speziellem Wirbelschichtbettmaterial. Durch die zweistufige Verbrennung in einer reduzierenden und oxidierenden Atmosphäre wird die Überführung von Schwermetallen in die Gasphase erhöht, sodass die P-haltige Asche im Rauchgas als Flugasche mitgerissen und bei möglichst hohen Temperaturen > 700 °C aus dem Rauchgas abgeschieden wird. Schwermetalle verbleiben maßgeblich in der Gasphase und werden bei niedrigeren Temperaturen in der nachfolgenden Rauchgasreinigung abgeschieden.
Benefits der Phosphorrückgewinnung mit dem P-XTRACT®-Verfahren
P-XTRACT® ist die Erweiterung der K3-Wirbelschichttechnologie von WEHRLE für Klärschlamm zur Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben zur P-Rückgewinnung, welche für die ersten Kläranlagen ab 2029 in Kraft treten. Das Besondere an der K3sludge-Technologie zur dezentralen bzw. regionalen Klärschlammmonoverbrennung ist die Abtrennung der Phosphorasche in einem Temperaturfenster von 700 - 750 °C und damit an einem Punkt, an dem die meisten Schadstoffe noch gasförmig sind. Durch die besonderen Prozessbedingungen in der Wirbelschicht und dem nachgeschalteten Heißgaszyklon zur Separation der flugfähigen, phosphorhaltigen Wertstoffaschen sind folgende Prozessmerkmale von P-XTRACT hervorzuheben:
Der aus der Klärschlammasche rückgewonnene Phosphor kann regional zu Dünger aufbereitet und eingesetzt werden. Er hat eine hohe Pflanzenverfügbarkeit, die aus der Brennstoff-Konditionierung, Additivzugabe und Verbrennungsführung resultiert. Durch die geschickte Prozesskombination stillt P-XTRACT einen erheblichen Anteil des langfristigen Phosphorbedarfs.
Durch Beimischung der Additive werden flüchtige Schwermetallverbindungen in der Asche erzeugt, die durch die hohen Prozesstemperaturen in die Gasphase übergehen. Die Asche wird anschließend bereits im Heißgaszyklon bei über 700 °C abgetrennt, so dass Schwermetallverbindungen sich nicht wieder niederschlagen können. Die flüchtigen Schwermetalle werden in der nachgelagerten Rauchgasreinigung sicher entfernt.
Die Reduktion der Entsorgungskosten entsteht einerseits durch die Minimierung des zu deponierenden Reststoffgehalts und andererseits durch die Herstellung eines verkaufbaren Wertstoffs, welcher aus der Verbrennung zurückgewonnen werden kann. Die Voraussetzung dafür ist, dass der rückgewonnene Wertstoff von potenziellen Düngemittelherstellern akzeptiert wird, bzw. gesetzliche Änderungen der Düngemittelverordnung die Akzeptanz des generierten Wertstoffs steigert.
Bis die verpflichtende Phosphor-Rückgewinnung ab 2029 greift, sollten für Betreiber tendenziell geringere Entsorgungskosten aufgrund der geringeren Deponieklasse für die sauberen Wertstoffaschen anfallen.
Der lokale Verwertungsansatz minimiert Emissionen und die Verkehrsbelastung, die durch den Klärschlammtransport entstehen, in Bezug auf die Gesamtleistung der Anlagentechnik. Die einfache, lokale Weiterverarbeitungsmöglichkeit fördert ein regionales Düngererzeugungskonzept.
Die Erzeugung und Weiterverarbeitung der Aschen zu einem direkten Phosphor-Dünger bedarf im Vergleich zu anderen Verfahren wie des Säureaufschlusses weniger Prozessschritte und somit auch geringeren Einsatz von Chemikalien und Energie.
Die praktische Anwendung findet das P-XTRACT®-Verfahren innerhalb Pilotprojekts des Abwasserzweckverbandes Staufener Bucht in Bad Krozingen, Südbaden. Die Demonstrationsanlage mit 1 MWth verarbeitet ca. 11.200 tOS/a mechanisch entwässerten Klärschlamm, bei einem gleichzeitig hohen Grad an energetischer Selbstversorgung.
Die Projektpartner
Gemeinsam mit dem EFRE-Förderprogramm (unterstützt durch die European Union Europäische Union und das Land Baden-Württemberg) und dem Abwasserzweckverband Staufener Bucht sowie den Forschungspartnern Universität Freiburg und ZSW (Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) kombiniert WEHRLE die energetische Verwertung von Klärschlamm mit der Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm von Kläranlagen.
FAQ
Die neue Klärschlammverordnung gibt vor, dass ab dem Jahr 2029 die Klärschlämme von Kläranlagen ab mit 100.000 EW nicht mehr in der Landwirtschaft auf die Felder ausgebracht werden dürfen und die Kläranlagenbetreiber einen Masterplan für die Rückgewinnung von Phosphor umsetzen müssen. Dadurch soll vermieden werden, dass ungewollte Stoffe in die Landwirtschaft gelangen. Auch die Bioakkumulation wird so verhindert.
Mit dem Produkt FLUIDFIRE K³ sludge von WEHRLE werden Dioxine, Furan, Kohlenwasserstoff und organisch basierte Schadstoffe, Arzneimittelreste, Hormone, Mikroplastik, Krankheitskeime und Wurmeier sicher verbrannt/zerstört.
Über die phosphorhaltigen Aschen aus der Verbrennung werden mehr als 80% Phosphor frei von organischen Schadstoffen zurückgewonnen. Diese stark schadstoffreduzierte, phosphorhaltige Asche bietet eine optimale Grundlage zur Weiterverarbeitung als Düngemittel.
In Europa existieren keine bewirtschafteten Lagerstätten von Phosphor. Derzeit werden nahezu 100% importiert. Da Phosphorverbindungen ein essentieller Nährstoff für die Landwirtschaft und die Quelle aller Lebewesen ist, gilt Phosphor als äußerst wichtig. Hochrechnungen in Deutschland haben ergeben, dass ca. 50% des Bedarfs an Phosphor in Deutschland mithilfe der thermischen Verwertung von Klärschlamm recycelt werden kann.
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