SÜDWESTRUNDFUNK SWR2 WISSEN - Manuskriptdienst. Die drohende Phosphat-Krise - Warum der Düngergrundstoff recycelt werden muss

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1 SÜDWESTRUNDFUNK SWR2 WISSEN - Manuskriptdienst Die drohende Phosphat-Krise - Warum der Düngergrundstoff recycelt werden muss Autorin: Anja Schrum Dörte Tebben Redaktion: Sonja Striegl Sendung: Mittwoch, 7. Dezember 2011, 8.30 Uhr, SWR2 Bitte beachten Sie: Das Manuskript ist ausschließlich zum persönlichen, privaten Gebrauch bestimmt. Jede weitere Vervielfältigung und Verbreitung bedarf der ausdrücklichen Genehmigung des Urhebers bzw. des SWR. Mitschnitte auf CD von allen Sendungen der Redaktion SWR2 Wissen/Aula (Montag bis Sonntag 8.30 bis 9.00 Uhr) sind beim SWR Mitschnittdienst in Baden-Baden für 12,50 erhältlich. Bestellmöglichkeiten: 07221/ ! Kennen Sie schon das neue Serviceangebot des Kulturradios SWR2? Mit der kostenlosen SWR2 Kulturkarte können Sie zu ermäßigten Eintrittspreisen Veranstaltungen des SWR2 und seiner vielen Kulturpartner im Sendegebiet besuchen. Mit dem kostenlosen Infoheft SWR2 Kulturservice sind Sie stets über SWR2 und die zahlreichen Veranstaltungen im SWR2-Kulturpartner-Netz informiert. Jetzt anmelden unter 07221/ oder swr2.de! SWR2 Wissen können Sie ab sofort auch als Live-Stream hören im SWR2 Webradio unter oder als Podcast nachhören: 1

2 O-Ton 1 - Sebastian Petzet: Wenn es keine Phosphor-Dünger mehr gibt, bedeutet das letzten Endes, dass die Entwicklungsmöglichkeiten stark eingeschränkt sind gab es eine Milliarde Menschen auf diesem Planeten, ohne Phosphor-Dünger, jetzt sind wir sieben Milliarden und 2050 wahrscheinlich neun Milliarden, das geht nur mit Phosphor-Dünger unter anderem. Wenn der nicht mehr da ist, hat das schon tiefgreifende Konsequenzen. Ansage: Die drohende Phosphat-Krise - Warum der Düngergrundstoff recycelt werden muss. Eine Sendung von Anja Schrum. Atmo 1: Schritte kurz Hallo Claudia (piep) Ich mach mal auf hier, wir gehen mal kurz in die Klimakammer, schließt auf (piept dabei) Sebastian Petzet (sprich: Pätzät, kurze ä s) grüßt eine Mitarbeiterin und öffnet dann die Labortür. Der Umwelt-Ingenieur geht ein paar Schritte nach links, in Richtung einer Container artigen Kammer. O-Ton 2 - Sebastian Petzet (+ Atmo 2: Klimakammer): So Das riecht jetzt etwas streng vermutlich, wenn wir hier reingehen Tür auf (Atmo 2: Klimakammer läuft weiter unter Text bis O-Ton 4) Petzet legt den schweren Riegel um und öffnet die Klimakammer am Fachgebiet Abwasser-Technik an der TU Darmstadt. Ein warmer, feucht-erdiger Geruch schlägt dem Wissenschaftler entgegen. Es riecht nach Faulschlamm. O-Ton 3 - Sebastian Petzet: In so einer Versuchsanlage haben wir auch unsere Versuche zur Phosphorrückgewinnung durchgeführt. Petzet deutet auf gut einen Meter lange Plastikrohre, auf Gasuhren und Druckmessgeräte. Faultürme en miniature. O-Ton 4 - Sebastian Petzet: Wir haben unterschiedliche Klärschlämme hier in diesen Reaktoren gefault und dann untersucht, wie viel Phosphor ist auf dem Material und haben versucht das Ganze zu optimieren. Die Konzentration, die man haben muss, um eine möglichst hohe Phosphor- Rückgewinnung des Produkts zu bekommen. Unterschiedliche Klärschlämme ausprobiert, mit dem Ziel, herauszufinden, welche Klärschlämme sich am besten eignen. 2

3 Bevor Sebastian Petzet als wissenschaftlicher Mitarbeiter das Projekt Phosphor- Recycling am Institut IWAR der TU Darmstadt betreute, hat er in Berlin technischen Umweltschutz studiert. Dort hat er Phosphat vor allem als Schadstoff kennengelernt, der mit Abwässern oder von intensiv gedüngten Feldern in Seen und Flüsse gespült wird. O-Ton 5 - Sebastian Petzet: Phosphor ist natürlich in erster Linie ein Schadstoff für die Oberflächengewässer. Wenn zu viel Phosphor da ist, kommt es zur Eutrophierung, zu Algenwachstum, Algenexplosion und letzten Endes kann das Gewässer dadurch stark geschädigt werden in seinem Artenspektrum und so weiter und so fort. Dass Phosphor auch ein extrem wichtiger Rohstoff ist, das wurde ihm erst klar, als er die Stelle in Darmstadt antrat, erzählt Petzet. Denn Phosphor ist neben Stickstoff und Kalium einer der drei Hauptbestandteile von Düngemitteln - und damit ein Grundstoff für die weltweite Nahrungsmittelproduktion. Gemäß einer australischen Untersuchung aus dem Jahr 2008 könnte dieser Grundstoff bald knapp werden. In 20 bis 30 Jahren, so die Studie, werde die globale Produktion von Phosphordünger ihr Maximum erreichen und dann absinken. Experten nennen das Peak Phosphorus (englische Aussprache) - analog zum Peak Oil. Eine Phosphorkrise aber wäre mindestens so gravierend wie eine weltweite Ölkrise. Denn anders als der fossile Energieträger Öl lässt sich Phosphor nicht ersetzen. Gleichzeitig ist er essenziell für Menschen, Tiere und Pflanzen. Ohne Phosphor wachsen weder Reis und Mais, noch Zähne oder Knochen. Für einige Zeit würden die Phosphor-Reserven aber noch reichen, beruhigt Sebastian Petzet. O-Ton 6 - Sebastian Petzet: Ich persönlich denke, das Peak Phosphorus nicht eintreten wird, in den nächsten 20, 30 Jahren so wie es vorhergesagt worden ist, unter anderem deswegen, weil es mittlerweile auch Studien gibt, die die Phosphor-Reserven doch deutlich höher einschätzen und das bedeutet letzten Endes, dass Phosphor doch länger reichen wird als für 20, 30 Jahre. Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass wir Phosphor recyceln müssen und den Phosphor-Kreislauf wieder schließen müssen, denn Phosphor ist eine Ressource, die nicht substituierbar ist und die deswegen für alle künftigen Generationen zur Verfügung stehen muss. Zumal Deutschland über keine eigenen Phosphor-Minen verfügt, sondern zu 100 Prozent abhängig ist von Importen. Vor einer Phosphorkrise warnten im gerade zu Ende gehenden Jahr der Chemie auch fünf international bedeutende chemische Fachgesellschaften anlässlich der Vorstellung des Berichts Chemie für eine nachhaltige globale Gesellschaft. Die Krise würde spätestens dann einsetzen, wenn die Weltpopulation neun Milliarden Menschen beträgt, prophezeiten die Chemiker. Das dürfte um das Jahr 2050 herum der Fall sein. Dass die weltweiten Phosphor-Vorräte begrenzt sind und deshalb ein Recycling notwendig ist, unterstreicht man auch beim 3

4 Umweltbundesamt in Berlin. Allerdings: Noch gäbe es rund 18 Milliarden Tonnen abbaubaren Phosphors, rechnet Dr. Hans-Jürgen Pluta vor. Er ist wissenschaftlicher Direktor am Fachbereich Nachhaltige Produktion und Abfallwirtschaft : O-Ton 7 - Hans-Jürgen Pluta: Wenn man überlegt, dass also der weltweite Phosphor-Bedarf bei 160 Millionen Tonnen liegt, haben wir rein rechnerisch eine Zeit von 100 Jahren, plus, minus, in denen wir nicht in Probleme mit Phosphor kommen. Auf der anderen Seite ist es so, dass der Phosphor natürlich immer schwerer abbaubar wird, d. h. die Kosten werden höher werden und über diese Schiene: Preis und Abbaukosten regelt sich das noch mal insofern, als die Verfügbarkeit von Phosphat noch gestreckt werden kann, wenn nicht der Bedarf steigt und die Gefahr ist einfach da. Es gibt mehr Länder, die Phosphor für landwirtschaftliche Düngerzwecke verwenden, der Bedarf wird steigen und letztlich haben wir tatsächlich eine endliche Ressource. In der Natur kommt Phosphor ausschließlich in gebundener Form als Phosphat in der Erdkruste vor. Er wird in Minen abgebaut. 90 Prozent des abgebauten Rohphosphats wird zu Düngemitteln verarbeitet. Die FAO, die Food- und Agriculture Organisation der Vereinten Nationen geht davon aus, dass die Phosphor-Nachfrage - global betrachtet - weiterhin jährlich um zwei Prozent steigen wird. Weil die Weltbevölkerung wächst und weil in den Entwicklungs- und Schwellenländern mehr Nahrungsmittel konsumiert werden. Lange Jahre kostete das Kilo Rohphosphat umgerechnet etwa 50 Cent. Im Jahr 2008 stieg der Preis kurzfristig um 800 Prozent auf vier Euro für ein Kilo, um sich dann bei etwa 1 Euro 30 Cent einzupendeln. Tendenz: Erneut steigend. Solche Preissteigerungen aber werden die Armen zuerst treffen. Davor warnt Prof. Ewald Schnug, Präsident des Internationalen Zentrums für Dünger und Düngemittel: O-Ton 8 - Ewald Schnug: Mit sich verknappenden Phosphor und steigenden Preisen bei uns, wird es natürlich für die ärmeren Länder erheblich schwieriger Phosphor einzukaufen für Düngemittel und man muss einfach im Hinterkopf behalten, dass in diesen Ländern Phosphor zur Aufrechterhaltung der Nahrungsproduktion erheblich notwendiger ist als bei uns. D. h. also, das sind dann die ersten, die unter Verknappung von Phosphor, Verteuerung von Phosphor zu leiden hätten. Zunächst wären wohl vor allem die Länder Afrikas betroffen. Südlich der Sahara finden sich bereits ausgedehnte Phosphat-Mangel-Böden, ebenso in Australien. In Afrika aber liegen gleichzeitig die größten Phosphat-Lagerstätten der Welt, nämlich in Nordafrika, in Marokko und der West Sahara. Hier lagern 36 Prozent der weltweit erkundeten Rohphosphatreserven. In Südafrika sind es noch einmal neun Prozent. China verfügt über 23 Prozent, Jordanien über neun und die USA über sieben Prozent. Kurz: Nur fünf Länder der Erde verfügen über mehr als 80 Prozent der weltweiten Phosphor-Reserven. 4

5 Hinzukomme, dass sich die Qualität des abbaubaren Phosphors kontinuierlich verschlechtere, weiß Hans-Jürgen Pluta vom Umweltbundesamt. O-Ton 9 - Hans-Jürgen Pluta: Das Roh-Phosphat ist natürlich Schadstoff-belastet und je stärker der Anteil dieser Schadstoffbelastung wird und das ist einfach aus geologischen Gründen so, der Phosphor-Anteil ist geringer, es kommt mehr Taubgestein dazu, dadurch steigt die Schadstoffbelastung des Phosphors insgesamt, die wird auch weiter steigen. Wir haben teilweise jetzt schon Überschreitungen von Cadmium-Konzentrationen, Uran ist möglicherweise ein Problem, es ist jetzt nicht unbedingt radioaktives Uran, aber es ist eine Belastungsquelle und diese Belastungen treten natürlich irgendwann auch im Düngemittel auf. Mit jeder Tonne Phosphordünger, die die Landwirte auf ihren Äckern ausbringen, werden die daran gebundenen Schadstoffe weiträumig verteilt. Am Beispiel des Urans hat Ewald Schnug die Belastung für Deutschlands Böden einmal durchgerechnet. O-Ton 10 - Prof. Ewald Schnug: Über die letzten 50 Jahre und mehr für ganz Deutschland liegt das irgendwo zwischen acht und Tonnen an Uran, die verbracht worden sind, im Mittel etwa pro Hektar ein Kilogramm und das sind schon nicht unerhebliche Mengen an Schwermetall. Nur ein Bruchteil des Phosphatdüngers wird von den Pflanzen aufgenommen und eingebaut. Als Adenosin-Tri-Phosphat versorgt es zum Beispiel die Zellen mit Energie. Darüber hinaus beeinflusst Phosphor die Photosynthese sowie den Kohlehydrat- und den Wasserhaushalt. In einem natürlich funktionierenden Landökosystem wird der Phosphor aus den abgestorbenen Pflanzen wiederverwendet. Die moderne Landwirtschaft unterbricht jedoch diesen Kreislauf, indem sie dem System Nährstoffe in Form von Nahrungsmitteln entzieht, sagt Hans-Jürgen Pluta vom Umweltbundesamt. O-Ton 11 - Hans-Jürgen Pluta: Wir verbrauchen den Phosphor ja nicht, wir verteilen ihn nur fein in der Umwelt, indem wir ihn gebrauchen. Wir haben ihn in Nahrungsmitteln, in jedem lebenden Organismus, natürlich auch in Düngemitteln und in einigen Produkten, die wir herstellen, aber im Grunde genommen ist es ein Verteilungsproblem. Und wenn man sich mal ansieht, wo endet dieser verteilte Phosphor, dann ist eine der Quellen die Kläranlage, Abwasser und Klärschlamm, die zweite Quelle ist die Verarbeitung von Organismen: Tiermehl, Gülle aus der Produktion und da sind unsere Ansätze gewesen, zu sagen, wir versuchen jetzt mal Techniken zu finden, mit denen wir aus diesen Bereichen Phosphor recyceln können. Würde man den Phosphor in den Tonnen Fleischknochenmehl, die hierzulande jährlich anfallen, recyceln, so könnte man daraus - rein rechnerisch - fast Tonnen 5

6 Phosphor gewinnen. Das sind fast zehn Prozent der jährlichen Phosphor-Einfuhr. Auch tierische Ausscheidungen sind eine gute Phosphor-Quelle. O-Ton 12 - Hans-Jürgen Pluta: Es gibt die Möglichkeit Phosphor aus Gülle zurückzugewinnen. Damit würde man gleich eine ganze Reihe von Problemen lösen, nicht nur das Phosphor-Recycling-Problem, da sind wir aber technisch noch nicht so weit, es gab einige Ansätze, Gülle- Seperationsverfahren, die würden wir gerne weiterverfolgen, auch in weiteren Projekten, die auch vom BMU gefördert werden, zu diesem Thema. (abblenden) Nicht nur tierische Gülle, sondern auch menschlicher Harn ist sehr Phosphor haltig. 60 Prozent des vom Menschen ausgeschiedenen Phosphors finden sich im Urin. Deshalb plädieren manche Experten dafür, den Urin zu sammeln. In Skandinavien zum Beispiel werden seit gut 20 Jahren so genannte Urin-separierende Toiletten gebaut und eingesetzt. Hans-Jürgen Pluta kennt die Diskussion um alternative Sanitärsysteme, ist aber skeptisch, was die Kosten solcher Systeme angeht. Zumal, wenn sie nachträglich eingebaut werden müssen, wie etwa in Großstädten. O-Ton 13 - Hans-Jürgen Pluta: Jeder Ansatz, der zu vernünftigen Produkten oder auch Einsparungen führt, ist sicher wichtig und auch richtig und sollte weiterverfolgt werden, man muss aber im Auge behalten, dass es auch eine Frage der Relation ist. Was kann ich tatsächlich über solche Anlagen an Phosphor rausholen und wie steht das im Verhältnis zum Gesamtproblem, was wir haben und den gesamten Möglichkeiten. Und letztlich ist es auch eine Frage der Investitionskosten, ( ) Wenn ich lokal separiert und verteilt, wasserlose Urinale habe und versuche da eine Recyclingtechnik einzubauen, ist das vielleicht nicht so effektiv, mal ganz abgesehen von den Schwierigkeiten mit der Installation Pluta plädiert dafür, dort großtechnisch anzusetzen, wo sich das meiste Phosphat konzentriert: im Klärwerk. Untersuchungen zeigen: Würde man den im Klärschlamm vorhandenen Phosphor recyceln, könnte man die Hälfte der deutschen Phosphat- Dünger-Importe einsparen: Tonnen. Pro Jahr. Atmo 3: LKW fahren vorbei Schwer-beladene LKW fahren über das Gelände des Klärwerks Waßmannsdorf, am Rande von Berlin. Hier werden die Abwässer des gesamten Südens der Hauptstadt geklärt. Das Schmutz- und Brauchwasser von 1,2 Millionen Einwohnern. Das sind Kubikmeter pro Tag, rechnet Andreas Lengemann vor. Der Verfahrensingenieur hat die Anlage federführend mitentwickelt und ist verantwortlich für den reibungslosen Betrieb der Kläranlage: 6

7 O-Ton 14 - Andreas Lengemann: Man denkt ja immer noch, dass Phosphate aus dem Waschmittel kommen. Leider ist das nicht so. Sicherlich gab es einen Beitrag dazu, früher, dass Waschmittel mit Phosphate versetzt waren, heutzutage ist es so, dass dieser Phosphat-Eintrag über den Lebensmittel-Kreislauf entsteht, über die Äcker, Düngung, über die Pflanze, über die Tiere und über die Ausscheidung des Menschen gelangen Phosphate in den Abwasserbereich Hier, im Klärwerk Waßmannsdorf der Berliner Wasserbetriebe, steht auch eine der ganz wenigen großtechnischen Anlagen Deutschlands, die Phosphat recyceln. Und zwar aus dem Klärschlamm, erläutert Lengemann: O-Ton 15 - Andreas Lengemann: Das Klärwerk an sich hat am Einfluss sehr dünnes Abwasser, sehr wenig Phosphat, auf den Kubikmeter bezogen, aber durch Aufkonzentration im Klärwerksbereich, in der Schlammbehandlung, werden nicht nur Feststoffe aufkonzentriert, sondern auch alle gelösten Stoffe werden aufkonzentriert Das Besondere in Waßmannsdorf: Hier wird das Phosphat rein biologisch, mit Hilfe von Mikroorganismen aus dem Abwasser geholt und in den Klärschlamm überführt. Und nicht wie sonst häufig üblich mit Hilfe von Metallsalzen. Dieses sogenannte BioP- Verfahren erleichtert später das Phosphor-Recycling. Atmo 4: Schritte über Gelände (+ 3 EXTRA-Atmos: LKW und Schritte, Reaktorgebläse laut und Reaktorgebläse entfernter zum Abmischen nach Bedarf) Andreas Lengemann eilt vorbei an einem grünen LKW, der unter einer Art Metalltrichter parkt. Aus dem Trichter fällt langsam eine braun-schwarze Masse auf die Ladefläche des LKW: Klärschlamm. Acht LKW-Ladungen pro Tag. O-Ton 16 - Andreas Lengemann: Was man hier sieht, ist die Klärschlamm-Verladestelle. Der Klärschlamm, der in der Konsequenz hier übrig bleibt, aufkonzentriert, entwässert, verdichtet, erdfeucht, das sind so ungefähr am Tag 250 Kubikmeter, die werden von hier aus weggefahren, zu einer thermischen Verwertung. Thermische Verwertung - das meint schlicht, dass der Klärschlamm verbrannt wird. Und nicht - wie in manchen Bundesländern üblich - als Dünger direkt auf die Äcker ausgebracht. Denn Klärschlamm ist ein wahrer Schadstoff-Cocktail und kann neben Schwermetallen und krankmachenden Keimen auch eine riesige Anzahl bedenklicher organischer Stoffe enthalten, wie zum Beispiel Arzneimittel-Rückstände, Weichmacher, Hormone und, und, und 7

8 O-Ton 17 - Andreas Lengemann: Die wollen wir natürlich nicht im Kreislauf haben, im Nahrungskreislauf, also: Keine Klärschlämme auf die Äcker Stattdessen wird der getrocknete Klärschlamm mit Rohbraunkohle vermischt und in einem der Kraftwerke, die Strom für den Großraum Berlin produzieren, verbrannt. Zuvor aber wird dem Klärschlamm der Phosphor entzogen. Lengemann steuert auf sechs silbrig-glänzende Türme zu: Faulbehälter in denen aus dem Klärschlamm mit Hilfe von Bakterien Methangas, also Energie, gewonnen wird: O-Ton 18 - Andreas Lengemann: Der Schlamm, der die Faulung wieder verlässt, der ist immer noch hochgradig mit Phosphat behaftet oder benetzt, d. h. die Phosphate, die dort noch drin sind, sind aufkonzentriert, liegen bei ca. 350 Milligramm pro Liter. (abblenden) Und die gilt es herauszuholen. Jahre habe es gedauert, das Recycling-Verfahren zu entwickeln, erzählt Lengemann. Und am Anfang habe keineswegs der Recycling- Gedanke gestanden, sondern vielmehr die Beseitigung eines Betriebsproblems: O-Ton 19 - Andreas Lengemann: Wir hatten hier erst das Problem, dass diese gelösten Phosphate an denen Stellen von alleine ausgefallen sind und uns alle Rohrleitungen zuwachsen lassen haben, Pumpengehäuse wuchsen zu, Maschinen sind stehen geblieben und dann haben wir uns ran gesetzt, wo liegt die Ursache, wie können wir gegenwirken? (abblenden) Schnell war klar: Die Phosphate müssen gezielt aus dem Klärschlamm herausgeholt werden. Genauer: Sie müssen gefällt werden, mit Hilfe eines ph-wert-sprungs, der dafür sorgt, dass das Phosphat kristallisiert. O-Ton 20 - Andreas Lengemann: Der Faulschlamm, der den Faulbehälter verlässt hat normalerweise einen ph-wert von 7,2, klingt sehr gut, alles schön neutral, aber bei 7, 21 beginnt schon das Phosphat sich auszufällen, meistens aber da, wo ich ihn nicht haben möchte, an den Rohrleitungen, Pumpen, wie schon erwähnt, nachdem wir die Ursachen kennen, haben wir gesagt, okay, wir machen das gezielt. Lengemann deutet auf einen trichterförmigen, metallisch-glänzenden Reaktions- Behälter, der auf vier Beinen steht. O-Ton 21 - Andreas Lengemann: Wir haben einen Behälter gebaut, der wird belüftet mit viel Luftsauerstoff, da steht ein Gebläse, bläst dort feinblasig die Blasen rein, der ph-wert wird verschoben Richtung 8, 8

9 durch das Ausgasen von CO2 und im Klärschlamm, in diesem Behälter fällt sofort das Kristall aus, wandelt sich natürlich vorher um in Kristall, fällt aus und sedimentiert. Also dieser ph-wert-sprung, der sonst immer pö a pö in den Rohrleitungen ablief, machen wir hier direkt, konkret, innerhalb von zwei Stunden. (+ Atmo-Nachlauf ) Unter dem Behälter, dessen Gebläse ohrenbetäubenden Lärm verursacht, steht ein kleiner, offener Container. Lengemann greift hinein, lässt das feine, sandähnliche Produkt durch seine Finger rieseln O-Ton 22 - Andreas Lengemann (+ Atmo-Vorlauf): Wenn man genau hinschaut, sind das keine Sandkristalle oder -partikel, sondern richtig kleine Kristalle, an ihrer Form zu erkennen, ( ), in verschiedener Körnung. Das Produkt ist gewaschen und weil es gewaschen ist, ist es vermarktungsfähig. Berliner Pflanze nennen die Wasserbetriebe ihren Dünger, den sie für 1 Euro 50 das Kilo verkaufen. Oder - chemisch korrekt - Magnesium-Ammonium-Phosphat, kurz: MAP (sprich: M - A - P). O-Ton 23 - Andreas Lengemann (Atmo-Vorlauf / unter vorherigen Text legen): Momentan fallen hier drei bis vier Kilo pro Minute runter, sporadisch, sodass am Tag ca. drei Tonnen MAP entstehen. In Waßmannsdorf werden etwa 15 bis 20 Prozent aller im Zulauf der Kläranlage enthaltenen Phosphor-Verbindungen recycelt. Demnächst wird das auch in Holland der Fall sein. Denn die Berliner Klärwerker haben ihr Verfahren an zwei niederländische Städte verkaufen können. Atmo 5: Piepen in der Klimakammer plus Das sind hier die Säcke... rödelt schön rum... Säcke knistern Im Labor des Instituts IWAR an der TU Darmstadt holt Sebastian Petzet einen Plastikbeutel vom Regal: recyceltes Phosphat aus einem der unzähligen Versuche, die er am Institut durchgeführt hat. Petzet kennt auch das Berliner MAP-Verfahren von Andreas Lengemann. Doch seiner Meinung nach eignet es sich nur für Kläranlagen mit biologischer Phosphor-Elimination: O-Ton 24 - Sebastian Petzet: In Deutschland werden aber sehr viele Kläranlagen mit einer Kombination aus biologischer und chemischer Phosophor-Elimination betrieben. Und für diese Kläranlagen ist das Rückgewinnungspotential sehr, sehr niedrig, es liegt bei etwa zehn Prozent ( ), insofern sind diese Verfahren, obwohl sie sehr einfach sind, eben keine Lösung für eine Phosphor-Rückgewinnung. 9

10 Jedenfalls nicht im großen Stil. Andere Verfahren hätten sich als leistungsfähiger erwiesen, meint der Umwelt-Ingenieur: O-Ton 25 - Sebastian Petzet: Also, ich würde schon sagen, dass Phosphor weitgehend zurückgewonnen werden sollte und das geht schon in Richtung 100 Prozent dessen, was in der Kläranlage aus dem Abwasser entnommen wird, was etwa 90 Prozent der Zulauffracht sind. In die Richtung sollte es schon gehen, das sollte schon die Zielmarke sein. Das ist natürlich in der Realität nicht möglich, viele Verfahren sind aber durchaus in dem Bereich dann 80, 90 Prozent dessen, was möglich ist, können sie auch zurückgewinnen. Fünf Jahre lang haben Petzet und seine Instituts-Kollegen zum Phosphor-Recycling geforscht, im Rahmen der Förderinitiative Kreislaufwirtschaft für Pflanzennährstoffe, insbesondere Phosphor. Das ist eine gemeinsame Initiative von Bundesforschungsund Bundesumweltministerium, mit der Ingenieure und Forscher angeregt werden sollten, neue Rückgewinnungsmethoden für Phosphor aus Abfallstoffen zu entwickeln. 100 entsprechende Vorschläge wurden eingereicht. Nur 17 wurden schließlich ausgewählt und gefördert, darunter das von Petzet. Auch hier galten Klärschlamm bzw. die Aschen aus der Klärschlamm-Verbrennung als Ausgangsmaterial der Wahl. O-Ton 26 - Sebastian Petzet: Und wenn man diesen Ausgangspunkt für Rückgewinnung verwendet, muss man eben eine Trennung von Phosphor und den unerwünschten Komponenten, die man später nicht in einem Dünger oder in einem Rückgewinnungsprodukt haben will, herbei führen und das sind eben hauptsächlich die Schwermetalle, das ist das größte Problem und die Verfahrensansätze, die es da gibt, kann man unterscheiden in nass-chemische Verfahren und thermische Verfahren. Im Labormaßstab haben Petzet und seine Kollegen Klärschlämme unterschiedlichster Zusammensetzung systematisch untersucht. Sie experimentierten zunächst mit sogenannten nass-chemischen Verfahren. Bei diesen versuchten die Wissenschaftler durch Gabe von Säuren und Laugen, den Phosphor aus dem Klärschlamm zu lösen. Doch dieser Weg erwies sich als problematisch: Denn damit lösten die Ingenieure auch die Schwermetalle heraus, die dann in einem weiteren Verfahrensschritt wieder abgetrennt werden mussten. Außerdem sind nass-chemische Verfahren im Großmaßstab unwirtschaftlich: Die Kosten für die Chemikalien wären einfach zu hoch. So dass Petzet und seine Kollegen schließlich zu dem Ergebnis kamen: O-Ton 27 - Sebastian Petzet:... dass eigentlich die Klärschlamm-Aschen der bessere Ausgangspunkt für Rückgewinnungsverfahren, also auch für nass-chemische Rückgewinnungsverfahren darstellen und haben die weitere Arbeit letzten Endes auch auf die Klärschlammaschen konzentriert. 10

11 Die Aschen entstehen bei der Verbrennung des entwässerten Klärschlamms. Derzeit wird etwa die Hälfte der jährlich bundesweit anfallenden zwei Millionen Tonnen Klärschlamm verbrannt. Allerdings nur gut eine halbe Million Tonnen in der sog. Monoverbrennung. Und nur die erlaubt eine spätere Aufarbeitung des Phosphors aus der Asche. O-Ton 28 - Sebastian Petzet: Das ist eigentlich ein Zustand, den wir unbedingt unterbinden müssen, dass Klärschlämme einfach irgendwo in Kohlekraftwerken, Zementwerken verbrannt werden und der wertvolle Rohstoff Phosphor einfach verschwindet. Während Petzet und seine Kollegen forschten, änderte sich die Rechtslage. Genauer: die Düngemittel-Verordnung. Seit 2008 dürfen nun auch Klärschlammaschen für die Düngerproduktion verwendet werden. Aber nur, wenn diese Aschen die Schwermetalle- Grenzwerte der Düngemittelverordnung einhalten. O-Ton 29 - Sebastian Petzet: Wir haben daraufhin die Klärschlammaschen aus Deutschland gemessen und haben festgestellt, dass tatsächlich 30 Prozent der Klärschlammaschen in Deutschland diese Voraussetzungen erfüllen, sprich direkt verwertet werden können. 70 Prozent der Aschen enthalten Schwermetalle in einer Konzentration, die über dem Grenzwert liegen. Aber auch für so belastete Klärschlämme wurden bereits Verbrennungstechniken erprobt, die ein Phosphor-Recycling ermöglichen. Mephrec (sprich: Mefrek) heißt ein solches Verfahren: O-Ton 30 - Sebastian Petzet: Beim Mephrec-Verfahren werden Klärschlämme in einem Schachtofen zusammen mit Koks in einer Sauerstoff-Schmelz-Vergasung bei hohen Temperaturen verbrannt, oder nicht vollständig verbrannt, es ist ein reduktiver Prozess, dabei entsteht ein Gas, das hinterher wieder energetisch verwertet werden kann, und der Phosphor wird hierbei in eine Schlacke überführt, die als Dünger verwendet werden kann und die Schwermetalle werden in einer separaten Metallphase angereichert und somit vom Phosphor getrennt. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens: Dank der hohen Verbrennungstemperaturen werden auch die unzähligen organischen Schadstoffe des Klärschlamms weitgehend zerstört. Deshalb sei die Phosphor-Rückgewinnung mittels Monoverbrennung zu begrüßen, unterstreicht Hans-Jürgen Pluta vom Umweltbundesamt. 11

12 O-Ton 31 - Hans-Jürgen Pluta: Es ist richtig, dass bei guten Verbrennungstechniken der Großteil Organik verbrannt wird, also wirklich vollständig verbrannt wird. ( ) Es gibt aber eben auch Verbrennungstechniken, die nicht optimal sind, und da können durchaus organische Anteile bis zu fünf Prozent und darüber entstehen. Das untersuchen wir aber im Augenblick auch, auch über Forschungsprojekte, um da eine gewisse Sicherheit zu erreichen: 1. Dass wir damit dann vernünftige Verbrennungstechniken, aus unserer Sicht vernünftige Verbrennungstechniken vorschlagen können und 2. Einfach um zu wissen, was ist das denn überhaupt, was da an Organik noch drin ist. Der Verdacht liegt ja nahe, dass es Anteile sind, die bei Verbrennung üblicherweise entstehen, das sind Dioxine und Dibenzofurane. Und da sollten wir einfach aufpassen, dass wir da den Teufel mit dem Beelzebub nicht austreiben. In einem Entwurf zum Ressourceneffizienzprogramm des Bundesumweltministeriums heißt es: Bis zum Jahre 2020 könnte die Recycling-Quote für Phosphor 50 Prozent betragen - bezogen auf die jährlichen Importe. Phosphor-Experte Hans-Jürgen Pluta hält diesen Zeitplan zwar für unrealistisch, aber er ist keineswegs pessimistisch. O-Ton 32 - Hans-Jürgen Pluta: Im Gegenteil, sehr optimistisch, was uns bewegt, ist ein Restanteil Organik, den wir irgendwie im Auge haben müssen und wir sollten zumindest wissen, was es ist. Und die Tatsache, dass wir mittlerweile mehrere Ansätze haben, solche großtechnischen Umsetzungen von Phosphorrecycling durchzuführen, die wird - da bin ich ganz sicher - eines Tages dazu führen, dass wir den Phosphor tatsächlich auch routinemäßig und technisch aus solchen Anlagen rausbekommen. In puncto Forschung und Entwicklung von Phosphor-Recycling-Methoden ist Deutschland im internationalen Vergleich unter den führenden Nationen. Doch mangelt es an der großtechnischen Umsetzung. Denn noch ist es billiger, neuen Phosphor zu importieren als gebrauchten zu recyceln. Deshalb fordern viele Wissenschaftler die Marktchancen für recycelten Phosphor zu verbessern. Sebastian Petzet könnte sich zum Beispiel festgelegte Beimischungsquoten vorstellen oder ein Rückgewinnungsgebot. O-Ton 33 - Sebastian Petzet: Wann letzten Endes der Zeitpunkt gekommen ist, an dem der recycelte Phosphor genau so günstig ist wie abgebauter oder sogar günstiger wie abgebauter Phosphor lässt sich nicht vorher sagen. Ich bin der Meinung, dass für den Zwischenzeitraum es ( ) gesetzliche Vorgaben geben muss oder Subventionen so ähnlich wie es ja auch bei regenerativen Energien gemacht wird, man hat ein umweltpolitisches Ziel und man möchte auch bestimmte Zukunftstechnologien fördern und aus diesem Grunde muss man eben das Ganze ein bisschen anschieben. Atmo 6: Reaktor-Gebläse 12

13 Im Klärwerk Berlin-Waßmannsdorf steht Andreas Lengemann unter dem Behälter, in dem der Phosphor aus dem Faulschlamm kristallisiert. Lengemann deutet auf die feinen Kristalle, die in einen Container fallen: wertvoller Dünger. O-Ton 34 - Andreas Lengemann: Das sind pro Tag drei Tonnen, die werden an die Landwirte verkauft, vermarktet, teilweise sogar abgetütet und in den Handel gebracht Phosphor-Dünger für Kleingärten und Landwirte aus der Umgebung. Allerdings: Bis zur Vermarktung war es ein langer Weg. Allein zweieinhalb Jahre hat es gedauert, die dafür erforderlichen Genehmigungen einzuholen. Lengemann hat schon viele Besucher über die Anlage geführt und versucht, für das Phosphor-Recycling der Berliner Wasserwerke zu werben: O-Ton 35 - Andreas Lengemann: Interesse ist schon da, leider ist es so, dass solche Sachen ja auch mit vielen Investitionen verbunden sind, die Kommunen haben kein Geld und so lange es da noch keine Vorgaben gibt, politisch, wird abgewartet ******************** 13