Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung

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1 1 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung Gerald Grüner, Joachim Mallon, Michael Schaaf, Frank Reinmöller Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Das Mephrec -Verfahren Verfahrensbeschreibung Merkmale Verfahrenskomponenten Entwicklungsschritte Versuchsanlage (Freiberg) Pilotanlage (das Projekt) Mögliche Standorte für das Mephrec -Verfahren Zusammenfassung Quellen Einleitung Phosphor (P) stellt einen für den Menschen lebensnotwendigen Rohstoff dar. Phosphor wird durch die Nahrung aufgenommen und somit letztlich dem Boden über die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion entzogen. Rund 30 % bzw t P des jährlichen Phosphorbedarfs von Deutschland werden in Form mineralischer Dünger aufgebracht. Dieser Dünger wird aus bergmännisch abgebautem Rohphosphat gewonnen. Da die Europäische Union über keine nennenswerten Lagerstätten verfügt und die Produktion dieses Rohphosphats in Ländern konzentriert ist, die entweder einen hohen Eigenbedarf haben (China, USA) oder in politisch instabilen Regionen liegen (z.b. Marokko), besteht eine Importabhängigkeit für Rohphosphor. Darüber hinaus sind die endlichen Rohphosphate zunehmend mit Schwermetallen wie Cadmium und Uran belastet, welche bei der landwirtschaftlichen Verwertung den Boden und das Grundwasser gefährden können. Im Gegensatz zu Erdöl lässt sich Phosphor durch keinen anderen Stoff ersetzen. Vor diesem Hintergrund gewinnt das Recycling von Phosphor immer mehr an Bedeutung. Abfälle mit nennenswerten Anteilen an Phosphor wie Klärschlämme, tierische Nebenprodukte und Klärschlammaschen stehen somit im Focus des Recyclings. Klärschlämme stellen die Schadstoffsenke der Abwasserreinigung dar und enthalten große Mengen des Wertstoffes Phosphor. Rund 50 % der in Deutschland anfallenden Klärschlämme werden aktuell noch als Dünger in der Landwirtschaft bzw. zum Landschaftsbau eingesetzt, der Rest wird thermisch entsorgt [1]. Aufgrund einer zunehmenden Besorgnis über e Gesundheits- und Umweltgefahren durch den Einsatz von Klärschlamm in der Landwirtschaft ist davon auszugehen, dass dieser Verwertungsweg, zugunsten der Verbrennung, in Zukunft weiter an Bedeutung verlieren wird. Begleitet wird diese Entwicklung in Deutschland nicht zuletzt mit dem klaren politischen Willen zum Phosphorrecycling. Dieser zeigt sich deutlich im aktuellen Koalitionsvertrag Deutschlands Zukunft gestalten. Im Kapitel Gewässer und Meeresschutz lautet es Wir

2 2 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH werden die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken beenden und Phosphor und andere Nährstoffe zurückgewinnen... [2]. Dieses Ziel erreichen die heute angewandten Verwertungswege der Mono- und Mitverbrennung nicht. Die entstehenden Aschen werden fast ausschließlich entsorgt und der darin enthaltene Wertstoff Phosphor wird dem Wirtschaftskreislauf dauerhaft entzogen. Die vorgenannten Sachverhalte zeigen deutlich den Bedarf an alternativen Phosphorquellen und geeigneten Verfahren zur Phosphorrückgewinnung. Diesem Bedarf folgend wurden in den letzten 10 Jahren eine Vielzahl von Verfahrensansätzen entwickelt, mit deren Hilfe Phosphor (bzw. Phosphat) aus dem Abwasser oder Klärschlamm separiert und für die Nutzung z.b. in der Landwirtschaft zurückgewonnen werden kann. Die nachstehende Tabelle zeigt den Stand der Technik der Phosphorrückgewinnungsverfahren aus Abwasser, Klärschlamm und Tiermehlaschen. P-Rückgewinnung aus Schlamm Prozess Standort/Betreiber Maßstab* Produkt AirPrex Waßmannsdorf (DE) BWB Berliner Pflanze AirPrex MG-Neuwerk (DE) Niersverband AirPrex BS-Steinhof (DE) SE BS/AVB im Schlamm AirPrex Wieden-Echten (NL) AirPrex Amsterdam (NL) In Vorbereitung LYSOGEST Lingen (DE) SE Lingen NuReSys Leuven (BE) Aquafin PHOSPAQ Olburgen (NL) Waterstromen PHOSPAQ Lomm (NL) Waterstromen CRYSTALACTOR Geestmerambacht (NL) CaP Gifhornprocess Gifhorn (DE) ASG Fix-Phos Hildesheim (DE) SEHi CaP im Schlamm Stuttgarter Verfahren Offenburg (DE) Pilot BudenheimVerfahren Mainz (DE) Pilot CaP P-Rückgewinnung aus dem Prozesswasser Prozess Standort / Betreiber Maßstab* Produkt REPHOS Molkerei Altentreptow (DE) Remondis Aqua PEARL (PEARL 500) Slough (UK) Thames Water Crystal Green NuReSys Molkerei (BE) NuReSys Kartoffelverarbeitung (BE) Harelbeke

3 3 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH NuReSys Kartoffelverarbeitung (BE) Nieuwkerke NuReSys Kartoffelverarbeitung (BE) Waasten NuReSys Pharmaindustrie (BE) Geel P-RoC Neuburg (DE) Pilot CaP PHOSTRIP Brüssel Nord (BE) Aquiris (Veolia Eau) Pilot oder CaP P-Rückgewinnung während oder nach thermischer Verwertung Prozess Standort / Betreiber Maßstab* Produkt MEPHREC Nürnberg (DE) SUN P-Schlacke SUSAN Königs Wusterhausen(DE) RETERRA P-Dünger ICL Amsterdam (NL) Düngemittelproduktion Ludwigshafen (DE) P-Dünger LeachPhos MSWI plant of Bern (CH) Pilot oder CaP EcoPhos/SNB/HVC EcoPhos (BE) DCP *Anlagen bereits im Betrieb oder Bau in Planung Bild 1: Stand der Technik der Phosphorrückgewinnungsverfahren aus Abwasser, Klärschlamm sowie Klärschlamm- und Tiermehlasche [3] Der vorliegende Beitrag befasst sich mit dem Mephrec -Verfahren, welches ein thermisches P-Recyclingverfahren ist. Insbesondere wird nachstehend der Stand der Entwicklung und die weitergehenden geplanten Schritte dargestellt. Nach ersten Versuchen in einer Versuchsanlage an der TU Freiberg wird jetzt im Rahmen eines Forschungsvorhabens eine Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab am Standort des Klärwerks in Nürnberg errichtet. Die Marke Mephrec (Metallurgisches Phosphor Recycling) sowie die zum Mephrec - Verfahren gehörenden Schutzrechtsrechte wurden durch die Firma ingitec Engineering GmbH eingetragen. Wir, die Firma Baumgarte Boiler Systems GmbH, halten die weltweiten ausschließlichen Nutzungsrechte zum Vertrieb bzw. zur Vermarktung des Mephrec - Verfahrens. 2 Das Mephrec -Verfahren Das Mephrec -Verfahren bzw. der Mephrec -Reaktor ist grundsätzlich ein Schachtofen oder Kupolofen. Mit Schachtöfen werden in langer Tradition Metalle geschmolzen. Der Kupolofen wurde im Jahre 1794 durch John Wilkinson erfunden, um auch in kleinem Maßstab Gusseisen zu erzeugen. Beim Mephrec -Verfahren wird in einem metallurgischen Verfahrensschritt eine Sauerstoff- Schmelz-Vergasung von P-haltigen Materialien wie Klärschlamm (oder Klärschlammasche) durchgeführt. Dazu wird brikettierter Klärschlamm vergast und seine Aschebestandteile bei rund 2000 C eingeschmolzen. Die phosphorreiche flüssige Schlacke wird von der Eisenmetalllegierung getrennt abgestochen und liegt nach Erstarrung im Wasserbad in einer gut pflanzenverfügbaren Form vor. Das Düngeprodukt ist mit der Düngemittelverordnung konform. 2.1 Verfahrensbeschreibung Beim gegenwärtigen Stand der Technik schließen sich die stoffliche und die energetische Nutzung von Klärschlamm und Tiermehl, d.h. Düngung vs. Verbrennung, gegenseitig aus.

4 4 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH Anders ist das beim Mephrec Verfahren. Das Mephrec Verfahren ist ein einstufiges Verfahren zur gleichzeitigen stofflichen und energetischen Verwertung von Klärschlamm. Der entwässerte und getrocknete Klärschlamm wird in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt brikettiert. Die Briketts mit einer Restfeuchte kleiner 15% werden unter Zusatz von Koks und Kalkstein im Mephrec -Reaktor umgesetzt. Bei diesem Schmelzvergasungsprozess werden eine flüssige Eisenmetalllegierung, eine im Wasserbad granulierte phosphorreiche flüssige Schlacke mit niedrigem Schwermetallgehalt und hoher Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors, sowie ein Brenngas, welches energetisch genutzt wird, erzeugt Merkmale Das Verfahren ist durch folgende spezifischen Merkmale gekennzeichnet [4] [5] Gleichzeitige stoffliche und energetische Verwertung von Klärschlamm o Wirtschaftliches Verfahren zum Phosphor-Recycling o energetische Nutzung des Rohgases in der vorhandenen Verbrennungsanlage (z.b. Müllverbrennungsanlage) o prozessinterne Abwärmenutzung für die Klärschlammtrocknung Hohe verfahrenstechnische Flexibilität o Einsatz von Briketts aus Klärschlamm und Klärschlammasche und anderer phosphorhaltiger Stoffe o kombinierbar und integrierbar in andere Verfahren Hohe Umweltverträglichkeit o Produkte sind frei von organischen Schadstoffen o extrem niedrige Schwermetall-Gehalte in der erzeugten Schlacke (insbes. Cd, U und Tl ) o hohe Pflanzenverfügbarkeit des in der Schlacke enthaltenen Phosphats (>90 % P2O5- citronenlöslich) o gute energetische Nutzung o Abluft der Klärschlammtrocknung wird der Verbrennungsanlage zugeführt, daher keine externe Reinigung erforderlich Verfahrenskomponenten Brikettierung Chargierung Der entwässerte Klärschlamm wird auf ca. 85% Trockensubstanz (TS) getrocknet und danach mittels Hochdruckpressen ohne Zusatz von Bindemittel zu Briketts gepresst. Nach dem Brikettieren sind die Briketts sofort im Schmelzvergaser einsatzfähig. Über die Zugabe von Zuschlägen kann die Schlackenzusammensetzung gezielt beeinflusst werden, dies ist verfahrenstechnisch aber nicht zwingend erforderlich. Die Klärschlammbriketts, der Koks und bei Bedarf Schlackebildner (z.b. Kalkstein) werden aus Bunkern mittels Bandaustrag mit Waage chargenweise in einen Kübel dosiert und quasikontinuierlich in den Schmelzvergaser beschickt Schachtschmelzvergaser Das nachfolgende Bild zeigt den Mephrec -Reaktor mit Untergichtabsaugung zur Erzeugung von Rohgas, einer granulierten Schlacke sowie Masseln einer Eisenmetalllegierung.

5 5 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH Bild 2: Schematische Darstellung des Mephrec -Reaktors Die Versorgung mit der erforderlichen Luft erfolgt derart, dass die Luft zunächst für die Temperierung des doppelwandig ausgeführten Ofenschachtes genutzt wird und anschließend dem Schmelzvergasungsprozess über die Düsen zugeführt wird. Die Wärme wird im Gegenstrom an das von oben zugeführte Material übertragen. Die Staubzufuhr erfolgt nach einer mechanischen Dosierung in die senkrechten Stichleitungen der Windversorgung. Durch die speziellen Injektoreinrichtungen im Düsenkopf wird der Staub mittels Sauerstoff als Treibgas beschleunigt und mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in die Schüttung der Hochtemperaturzone eingeblasen Schlackegranulierung Die Schlacke fließt kontinuierlich aus dem Siphon am Schmelzvergaser über eine Rinne in ein Wasserbad. Das im Wasserbad laufende Kratzerband sorgt für ein gleichmäßiges Granulatkorn und transportiert das Material über eine Schräge in einen Bunker. Zum Trocknen des noch warmen Materials wird der Bunker belüftet. Nach der Trocknung liegt das Granulat in der verkaufsfähigen Form vor Eisenabstich Aufgrund der reduzierenden Fahrweise und den metallischen Anteilen der Einsatzstoffe entsteht im Schmelzvergaserprozess eine eisenmetallische Schmelze. Diese wird diskontinuierlich in Masselkokillen abgegossen. Die Eisenmasseln können in Schmelzaggregaten der Eisen- und Stahlindustrie oder in Gießereien eingesetzt werden Rohgas Das erzeugte Rohgas wird über eine Absaugkammer (Untergichtabsaugung) aus dem Schmelzvergaser abgezogen. Im nachgeschalteten Zyklon wird Grobstaub abgeschieden. Ja nach Standort des Mephrec -Reaktors kann das Rohgas mit oder ohne Reinigung dem Energieerzeugungsprozess zugeführt werden. Es werden sowohl die latente als auch die fühlbare Wärme des Rohgases genutzt.

6 6 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH 3 Entwicklungsschritte 3.1 Versuchsanlage (Freiberg) Die Erprobung der Mephrec -Verfahrens im labortechnischen Maßstab wurde erstmalig im Jahr 2008/09 an der TU Freiberg erfolgreich durchgeführt. Das Mephrec -Verfahren wurde erstmalig im Jahr 2008/09 in einer Versuchsanlage der TU Freiberg unter technischen Bedingungen getestet. Dieses Vorhaben wurde von der Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) unter dem Projekt-Aktenzeichen AZ gefördert. Hierzu kam ein modifizierter Schachtofen mit einer Durchsatzleistung von 300 kg/h Abfall-Briketts zum Einsatz. Die wesentlichen Ofenparameter sowie ein Bild der Kleinkupolofenanlage sind in nachstehender Tabelle kurz dargestellt. Ofenparameter Lichte Weite Ofenschacht 400 mm Ofenschacht feuerfest zugestellt Schütthöhe ca mm Sauerstoff - Injektor 1 Stück SL1) Fe liquid ca. 450 kg/h SL1) Klärschlamm Brikett ca. 300 kg/h Heißwindtemperatur ca. 350 C Effektive Schmelzzeit ca. 2 3 h Betrieb zum Schlackeschmelzen Gusseisenschmelzen Betriebsarten mit Kreislaufgasbetrieb Sauerstoff Sauerstoff + Luft Luft Staubinjektion Erdgasbrenner 1) Schmelzleistung Bild 3: Kleinkupolofenanlage; Ansicht mit Gattierungsbühne, Kreislaufgasleitung, Injektor und Abstichrinne, Ofenparameter [4] Wesentliche Ergebnisse dieser Versuche waren, dass die Funktionsfähigkeit des Mephrec -Verfahrens bestätigt wurde, mit dem Mephrec -Verfahren alle im Klärschlamm und im Tiermehl enthaltenen organischen Schadstoffe durch das reduzierende Schmelzen bei Temperaturen bis zu 2000 C ständig zerstört wurden, das Schmelzen unter reduzierenden Bedingungen bewirkt, dass die Schwermetall- Gehalte der Mephrec-Schlacke viel niedriger sind als die gemäß Klärschlammverordnung (AbfKlärV) zulässigen Gehalte, die Phosphate im erzeugten Produkt eine hohe Pflanzenverfügbarkeit haben[6], das Granulat ein Vorprodukt für Phosphor-, Stickstoff-Phosphor- oder Stickstoff- Phosphor-Kalium-Dünger darstellt, der Feinanteil des Granulats auch direkt als P-Dünger eingesetzt werden kann und das Mephrec -Verfahren aus ökonomischen Gründen sehr interessant ist. Die Technologie und die durchgeführten Versuche wurden im Abschlussbericht Metallurgisches Phosphor-Recycling aus Klärschlamm und Filterstäuben als Voraussetzung

7 7 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH für die wirtschaftliche Erzeugung eines hochwertigen Phosphor-Düngemittels aus Ausfällen [4] ausführlich beschrieben. Die prinzipielle Eignung des Verfahrens und die Qualität der Produkte wurden somit experimentell am Gießerei-Institut der Technischen Universität Bergakademie Freiberg im Kleinkupolofen nachgewiesen. Im Nachgang zu diesen Versuchen hat die Stadt Nürnberg im Rahmen eines europäischen Ideenwettbewerbs 13 Verfahrenskonzepte untersucht, nach denen in der Metropolregion unter ökologischen und volkswirtschaftlichen Kriterien die regionale Wertschöpfung, der Klimaschutz und der effiziente Umgang mit den Ressourcen Abwasser und Energie zukunftsorientiert und nachhaltig verbessert werden kann. Im Ergebnis wurde die Verbrennung des Klärschlamms mit dem Mephrec -Verfahren als Verfahren mit dem größten Potenzial ausgewählt [7]. Ebenfalls kommt eine im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums erstellte Untersuchung [8] zu dem Ergebnis, dass das Vorhaben zur Verbrennung des Klärschlamms nicht nur für die Metropolregion Nürnberg, sondern generell das aussichtsreichste Modell für eine Umsetzung einer landesweiten Phosphorrückgewinnung darstellt 3.2 Pilotanlage (das Projekt) Die Erkenntnisse aus den Versuchen in Freiberg und eine im Auftrag der Stadt Nürnberg durchgeführte Machbarkeitsstudie reichten nicht aus, die Risiken für den Bau und Betrieb einer technischen Großlösung auf ein für den Betreiber und/oder Errichter tragfähiges Niveau zu bringen. Deshalb soll mit Hilfe der Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojekts nachgewiesen werden, dass das Mephrec -Verfahren eine betriebssichere und wirtschaftliche Lösung darstellt. Die Pilotanlage bzw. das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm ERWAS, unter dem Titel ERWAS Verbundprojekt KRN-Mephrec: Klärschlammverwertung Region Nürnberg Klärschlamm zu Energie, Dünger und Eisen mit metallurgischem Phosphorrecycling in einem Verfahrensschritt (Kennzeichen: 02WER1313), gefördert. Die Pilotanlage wird auf dem Gelände des Klärwerks 1 in Nürnberg entstehen und hat ein Gesamtvolumen von rd. 5,7 Mio.. Die Verbundpartner (siehe nebenstehendes Bild) sind die Stadt Nürnberg als projektierende Gesellschaft und Standortsgeber, die Firma Baumgarte Boiler Systems GmbH als privater Wirtschaftspartner und Verfahrensgeber, die Firma INNOVATHERM GmbH als Betreiber einer Klärschlammmonoverbrennungsanlage und vier renommierte Forschungsinstitute (siehe Bild 4) Bild 4: Projektpartner KRN-Mephrec [9] Die Verbundpartner des Projekts untersuchen die technische Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und ökologische Nachhaltigkeit des metallurgischen Phosphorrecyclings als integriertes, thermisches Verfahren der Schmelzvergasung von Klärschlämmen.

8 8 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH Mit Hilfe dieser Pilotanlage soll das Mephrec -Verfahren in seinen Kernkomponenten getestet und für den industriellen Dauerbetrieb fortentwickelt werden. Des Weiteren soll der Nachweis der technischen Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und ökologischen Nachhaltigkeit des Mephrec -Verfahrens erbracht werden. Das Verfahren soll als technologische Alternative der Klärschlammverwertung zur Deckung des inländischen Bedarfs an hochwertigem Phosphordünger unter energetischen und ökologischen Aspekten bestätigt werden. Das Forschungsprojekt ist in drei Themenfelder (Arbeitsschwerpunkte) gegliedert: Regionales Klärschlammverwertungskonzept, Entwicklung der Verfahrenskette und Untersuchung der Produktqualität und Vermarktungskeiten. Unter dem Thema Regionales Klärschlammverwertungskonzept wird ein Konzept des regionalen Managements erstellt, um die Abfallströme der Abwasserreinigung in der Metropolregion Nürnberg so zu bündeln, dass deren nachhaltige und ökonomisch zweckmäßige Bewirtschaftung unter maximaler energetischer wie stofflicher Nutzung des Klärschlamms wird. Der Lösungsweg wird auch ökologisch bilanziert und die Wirkung des Konzeptes mit den etablierten Klärschlammverwertungswegen Deutschlands verglichen. Unter dem Thema Entwicklung der Verfahrenskette werden die Fragen der Technologie wissenschaftlich bearbeitet und deren Umsetzung im großtechnischen Maßstab unter Berücksichtigung der etablierten Verfahren auf dem Stand der Technik ausgearbeitet. In der ersten Erprobungsphase wird der Reaktor mit getrocknetem, brikettiertem Klärschlamm beschickt. In einer weiteren Projektphase wird das Klärschlammbrikett durch Klärschlammaschebriketts aus der Monoverbrennung ersetzt und getestet. Im dritten Punkt Untersuchung der Produktqualität und Vermarktungskeit werden zunächst die Produkte auf ihre Qualität untersucht. Zusätzlich wird das Gesamtpotenzial des Bewirtschaftungssystems erforscht sowie dessen ökologische und ökonomische Aspekte in ihrer Bedeutung für den Abwassersektor der Region Nürnberg und die mittelfristige Klärschlammverwertungs- und Phosphorrecyclingstrategie des Bundes und der Länder ermittelt. Die Pilotanlage hat eine Anlagenleistung von 0,5 t/h Klärschlamm (TS). Die technische Ausstattung der Pilotanlage reduziert sich auf die wesentlichen Komponenten des Mephrec - Verfahrens. Das folgende Fließschema (R&I) zeigt die Anlagenkomponenten der Pilotanlage inkl. Rauchgasreinigung. Die Rauchgasreinigung ist bei der Pilotanlage notwendig, da hier keine Nutzung des Synthesegases vorgesehen ist (interne Nachverbrennung im Reaktor). Das Synthesegas wir bei den Versuchen lediglich umfangreich analysiert.

9 9 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH Bild 5: Verfahrensfließbild der Pilotanlage Nachdem die Zuwendungsbescheide Ende Oktober 2014 den Verbundpartnern zugegangen sind, startete die Realisierung des Projektes im November Im Bild 6 ist der abgestimmte Terminplan darstellt. Die Errichtung der Anlage wird bis Herbst 2015 abgeschlossen, so dass voraussichtlich die ersten Versuchsergebnisse im Frühjahr 2016 vorliegen werden. Der Projektabschluss wird, bei geplantem Verlauf, Mitte 2017 sein. Bild 6: Terminplan des Vorhabens

10 10 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH Nach erfolgreichem Abschluss dieses Projektes, d.h. wenn die vorgenannten Projektziele erreicht wurden, beabsichtigen die Städte Erlangen, Fürth, Nürnberg und Schwabach den entwässerten Klärschlamm gemeinsam unter Einsatz des Mephrec -Verfahrens zu recyceln. Die Klärschlammverwertung Region Nürnberg GmbH (KSVN GmbH) hat dann die Aufgabe für bis zu Tonnen (ca. 25% TS) entwässerten Klärschlamm die Planung, den Bau und den späteren Betrieb einer Verwertungsanlage für Klärschlamm am Standort des Klärwerks 1 in Nürnberg zu realisieren. Die Durchsatzleistung der Großanlage soll 2,5 t/h Klärschlamm TS betragen. 4 Mögliche Standorte für das Mephrec -Verfahren Neben dem Einsatz auf dem Gelände von Klärwerken, wo der Klärschlamm direkt anfällt, bieten sich folgende alternative Standorte an: hinter einer Klärschlammmonoverbrennungsanlage vor bzw. intergiert in eine Müllverbrennungsanlage an Standorten mit phosphorhaltigen Abfällen Neben dem bevorzugten Standort in Klärwerken ist die Installation des Mephrec -Verfahrens bzw. einer Mephrec -Anlage am Standort einer Müllverbrennung aus wirtschaftlichen Überlegungen besonders interessant. Hier ergeben sich erhebliche Synergieeffekte bei der Anlagentechnik, so kann z.b. die Klärschlammtrocknung durch Abwärme der MVA erfolgen oder unterstützt werden und das erzeugte Brenngas effektiv in der vorhandene Anlage ohne Aufbereitung genutzt werden. Ebenfalls ist eine neue Rauchgasreinigung nicht notwendig, da derartige Anlagen bereits gemäß 17. BImSchV ausgerüstet sind. Für jeden en Standort sind individuelle Betrachtungen unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten durchzuführen. 5 Zusammenfassung Die zunehmenden Aktivitäten zur Entwicklung geeigneter Verfahren zur Phosphorrückgewinnung zeigen deutlich die steigende Bedeutung dieses Themenkreises. P-Recycling findet weltweit Beachtung und der politische Wille zur Rückgewinnung von Phosphor bzw. Phosphat ist nicht nur in Deutschland klar formuliert. Das hier vorgestellte Mephrec -Verfahren zeichnet sich durch folgende spezifischen Merkmale aus: gleichzeitige stoffliche und energetische Verwertung von Klärschlamm und weiteren phosphorhaltigen Abfallstoffen, hohe verfahrenstechnische Flexibilität und hohe Umweltverträglichkeit. Der bei den heute angewandten Verwertungswegen der Mono- und Mitverbrennung bestehende Widerspruch zwischen stofflicher und energetischer Nutzung von Klärschlamm und Tiermehl, d.h. Düngung vs. Verbrennung besteht somit nicht mehr. Durch Tests mit der Versuchsanlage der TU-Freiberg wurde die Eignung des Verfahrens und die Qualität der Produkte nachgewiesen. Untersuchungen [6] [7] bescheinigen dem Mephrec -Verfahren unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten ein sehr großes Potenzial bzw. bezeichnen das Verfahren als aussichtsreichstes Verfahren. Mit dem ERWAS Verbundprojekt KRN-Mephrec: Klärschlammverwertung Region Nürnberg Klärschlamm zu Energie, Dünger und Eisen mit metallurgischem Phosphorrecycling in

11 11 Phosphorrecycling mit dem Mephrec -Verfahren Stand der Entwicklung-, Baumgarte Boiler Systems GmbH einem Verfahrensschritt wird jetzt die technische Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und ökologische Nachhaltigkeit im halbtechnischen Maßstab erprobt. Erste vorläufige Ergebnisse aus diesem Vorhaben werden Mitte 2016 vorliegen. Bei positivem Verlauf des Verbundvorhabens hoffen wir mit dem Verbundprojekt und e Folgeinstallationen einen werten Beitrag zur Rückgewinnung von Phosphor aus phosphorhaltigen Abfällen (Klärschlamm, tierischen Nebenprodukte und Klärschlammaschen) zu leisten und nicht zuletzt zur Reduzierung von Schadstoffen in Düngern zur Pflanzenproduktion beizutragen. 6 Quellen [1] Dr. Oliver Krüger, Dr.-Ing. Christian Adam (2014), Monitoring von Klärschlammmonoverbrennungsaschen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung zur Ermittlung ihrer Rohstoffrückgewinnungspotentiale und zur Erstellung von Referenzmaterial für die Überwachungsanalytik, Im Auftrag des Umweltbundesamtes, S. 20 ff [2] CDU/CSU und SPD 2013: Koalitionsvertrag Bundesregierung zur 18. Legislaturperiode 2013: Deutschlands Zukunft gestalten, S. 120 ff [3] Dr. Christine Waida, AG P_Recycling; (2013); Düngemittel mit Recycling-P, Themenpapier, Köln-Gremberghoven, S [4] Ingenieurbüro für Gießereitechnik GmbH; (2009); Metallurgisches Phosphor-Recycling aus Klärschlamm und Filterstäuben als Voraussetzung für die wirtschaftliche Erzeugung eines hochwertigen Phosphor-Düngemittels aus Abfällen; AZ , Abschlussbericht, Leipzig, S , 29 ff [5] Klaus Scheidig, Kaulsdorf, Joachim Mallon, Michael Schaaf (2011), Klärschlammverwertung nach dem Mephrec -Verfahren, Klärschlammtage Fulda, Leipzig, S. 1 ff [6] F. Heinitz, K. Farack, Dr. E. Albert (2013) Strategie zur Verbesserung der P-Effizienz im Pflanzenbau, Schriftenreihe des Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Freistaat Sachsen, S. 14 ff [7] Institut für Energie und Umweltforschung Heidelberg GmbH 2013: Beitrag zum Förderantrag Klärschlammverwertung Region Nürnberg, Antrag ERWAS [8] Fraunhofer-Institut für Umwelt, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT 2012: Phosphorstrategie für Bayern (Abschlussbericht), S [9] B. Hackspiel, KRN-Mephrec, Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine effiziente und recourcenschonende Wasserwirtschaft ERWAS, S. 3