Projekt Phosphor-Mining Kanton Zürich

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1 Kanton Zürich AWEL Projekt Phosphor-Mining Kanton Zürich Dr. Leo S. Morf Kantonale Tagung für das zürcherische Klärwärterpersonal 2017, November Auftrag Ein Dispo mit viel Bedeutung! 2

2 Richtungsentscheid Mitte 2014: Ziel: Marktfähiges Produkt Phosphorsäure Klärschlammasche Umsetzung Phosphorsäure für Lebensmittel Phosphorsäure Phosphorsäure für technische Anwendungen Laufende Abklärungen: 1) Durch die Stiftung ZAR 2) Wahl der Solventextraktion 3) Zusammen mit dem Industriepartner Técnicas Reunidas SA mit dem Phos4life -Verfahren (P4L) 4) Labor- (2015) und Pilotphase (Seit 2016) Quelle: AWEL 3 Phosphor-Mining Projekt: Projektorganisation Subventionsgeber: (Auftrag) Steuergruppe Subventionsnehmer: Prozessoptimierung Umfeldbeobachtung Produkte, Märkte Verfahrensentwicklung Engineering Anlagenbau 4

3 Ziele des Phosphor- Miningprojekts Kreisläufe: Effiziente Phosphorrückgewinnung Optimale Schwermetallentfrachtung Stoffliche Verwertung der Mineralik Fällmittelrückgewinnung für ARAs Verfahren: Robust und stabiles Verfahren Konstant hohe Qualität der Produkte Hohe Anlagenverfügbarkeit Versuche bei Técnicas Reunidas, Madrid (Quelle: TR) 5 Zur Erinnerung: Letzte Info an der Klärwärtertagung November 2015 Stand Anfang Nov. 2015: Zielvorgaben auf Laborebene erfüllt. Projekt auf Kurs: Ł StGr-Entscheid: Ok für Phase II Vorbereitungen für Phase II laufen Finanzierung Phase II in Vorbereitung Erste P-Säurenlieferung,Quelle: AWEL) Ausblick im Nov. 2015: Zeitplan für P-Säureproduktion: (wie immer ambitiös) 6

4 Informationsstand Januar 2016 Fazit: Technische Machbarkeit der Produktion von Phosphorsäure aus KSA konnte bestätigt werden. 7 Informationsstand April 2017 Micro-Pilotplant-Phosphorsäureproduktion zeigte: Zielvorgaben lassen sich umsetzen. Businessplan wurde im Feb erstellt Ausblick: Pilotierung (24-Stund-Betrieb, Mo.- Fr.) Ende 2017/Anfang 2018: Zur Bestätigung der Produktqualitäten/ genauere Kosten Kontakte mit möglichen Partnern pflegen und intensivieren Verhandlungen mit BAFU bzgl. Finanzierungslösung 8

5 Detaillierte Information Sept Informationen/Referate: erate/p-tagung/ 9 Verfahren 10

6 Klärschlammasche Phosphorrückgewinnung >95% Handelsübliche, technisch reine Phosphorsäure Eisenrückgewinnung > 90% Eisenchloridlösung (Fällmittelersatz ARAs) Schwermetallabtrennung und Recycling Mineralik zur Zementverwertung 11 Klärschlammasche als Rohstoff Phosphorrückgewinnung >95% Handelsübliche, technisch reine Phosphorsäure Eisenrückgewinnung > 90% Stoffliche Verwertung > 95% Eisenchloridlösung (Fällmittelersatz ARAs) Schwermetallabtrennung und Recycling Mineralik zur Zementverwertung 12

7 Fazit Ökologie Primäre, schwermetallreiche Rohphosphate werden weniger abgebaut Ökologisch saubere Phosphorsäure Metalle werden rezykliert Deponievolumen wird geschont Fällmittel werden substituiert Mineralische Rohstoffe werden substituiert Haushälterischer Umgang mit der beschränkt verfügbaren Ressource Phosphor Das Verfahren bietet einen ökoeffizienten Lösungsansatz 13 Kosten der Klärschlammverwertung mit Phosphor-Mining (Schätzung anhand der Micro-Pilotierung) '000 t/a KSA 30'000 t/a KSA CHF/t EKS* ) Aufwand Aufwand minus Ertrag Aufwand Aufwand minus Ertrag * ) EKS entwässerter Klärschlamm (30% TS) 14

8 Kosten der Klärschlammentsorgung ZH mit Phosphor-Mining 400 Nettokosten der Verfahrensschritte [CHF/t EKS*] ca. 20% 0 Verfahrensschritte Faulung Entwässerung Transport therm. Behandlung Phosphor- Mining Datenquelle: AWEL * ) EKS entwässerter Klärschlamm (30% TS) 15 Kosten der Klärschlammentsorgung ZH mit Phosphor-Mining Entsorgungskosten Nettokosten der Verfahrensschritte [CHF/t EKS*] ca. 20% 0 Verfahrensschritte Faulung Entwässerung Transport therm. Behandlung Phosphor- Mining Datenquelle: AWEL * ) EKS entwässerter Klärschlamm (30% TS) 16

9 und im Vergleich zu den Gesamtkosten der Abwasserreinigung Datenquelle: AWEL 17 Eine weitere Sicht: Kostenrechnung P-Elimination und Verwertung Nettokosten für das Phosphor-Mining Anlage für t/a Fr/kg P 7.50 Anlage für t/a Fr/kg P

10 Fazit Allgemein: - P-Rückgewinnung aus dem Abwasserpfad ist ein integrales Element der KS-Verwertung - P-Recyclingverfahren sind nur sinnvoll, wenn ein marktfähiges Produkt erzeugt werden kann. - Wenn die Gewinnung von P aus dem Abwasserpfad in der CH bis 2025 umgesetzt werden soll, haben sich Lösungsansätze zwingend an der bestehenden Infrastruktur für die Abwasserentsorgung und Klärschlammbehandlung zu orientieren. - Allfällige (Mehr-)Kosten sind als Teil der Abwasserbehandlung auszuweisen. Für Inhaber von Klärschlammasche: - Mit dem P4L-Verfahren verfügen wir über einen Lösungsansatz mit dem Phosphor aus dem Abwasserpfad in das Produkt P- Säure überführt werden kann und mit der Rückgewinnung weiterer Wertstoffe eine praktisch rückstandsfreie Verwertung möglich ist. 19 Nächster Schritt Verfahrenstechnische Marktanalyse (VTMA) für die Phosphorrückgewinnung aus dem Abwasserpfad Gemeinsame Evaluation mit Partnern bis Frühling 2018 Organisation: Ziele: Die VTMA soll aufzeigen, welche Verfahren unter den schweizerischen Randbedingungen für die jeweils vorhandene Infrastruktur zur Abwasser- bzw. Klärschlammbehandlung für die Phosphorrück-gewinnung aus dem Abwasserpfad geeignet sind (Möglichst hohe P- Rückgewinnung sowie Möglichkeit der Verwertung mineralischer Rückstände) Projekterkenntnisse sollen den beteiligten Projektpartnern und weiteren Interessierten als konkrete Entscheidungshilfe dienen. 20

11 Mögliche Partnerschaften Laufende Kontakte Potential Klärschlammasche in der Schweiz ca t/a feucht (TS 80-90%) Geographischer Anfall Klärschlammaschen Schweiz [t/a] Trocken (TS=100%) 21 Vielen Dank für Ihr Interesse und Ihre Aufmerksamkeit! Dokumentation: Bei Fragen: Dr. Leo Morf leo.morf@bd.zh.ch Seite22 22