Der P-Mining Auftrag: «Der Weg vom Dünger zur Phosphorsäure»

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1 Kanton Zürich Baudirektion AWEL Der P-Mining Auftrag: «Der Weg vom Dünger zur Phosphorsäure» 6. September 2017 Dr. Stefan Schlumberger 1

2 Die Vision vom Dünger Klärschlammasche Phosphor als Dünger in den Kreislauf zurückführen Verfahrensevaluation und Machbarkeit der P-Düngerproduktion aus KSA Erkenntnisse im Herbst 2013: Nass.-chem. P-Extraktion (LeachPhos) als favorisiertes Verfahren - ist technisch machbar (Grossversuch) - 40 Tonnen P-Produkt erzeugt Quelle: AWEL Quelle: LeachPhos-Grossversuch (BSH/AWEL), - enthält interessante Optimierungspotentiale 2

3 Die Vision vom Dünger Klärschlammasche Phosphor als Dünger in den Kreislauf zurückführen Quelle: Agroscope Pflanzenverfügbarkeit (ETH Zürich und Agroscope) Topf- und Gewächshausversuche ( ): Gute Pflanzenverfügbarkeit des LeachPhos- Produktes Feldversuche ( ): 4. Versuchsjahr, erste Unterschiede erkennbar «Null-Düngung» liefert weniger Ertrag LeachPhos-Produkt ist bisher vergleichbar mit TSP 3

4 Risikoanalyse: Vom Dünger zur P-Säure 4

5 Richtungsentscheid 2015 Klärschlammasche Umsetzung Phosphorsäure für Lebensmittel Phosphorsäure für Düngemittel Phosphorsäure Phosphorsäure für technische Anwendungen Phosphorsäure aber wie? Blick zur Phosphorsäureproduktion 5

6 Phosphorsäure - ein zentraler Baustein Rohstoffe Verarbeitung Produkte TSP Rohphosphat SSP Schwefel Phosphorsäure reine H 3 PO 4 (TGA, FGA, ) Kalium, Ammonium, Magnesium etc. Schwefelsäure MAP/DAP NPK 6

7 Summe Verunreinigungen [ppm] Säurekonzentration [%P 2 O 5 ] Phosphorsäure-Qualitäten Verunreinigungen [ppm] Konzentration [% P2O5] Quelle: R. Gilmour

8 Summe Verunreinigungen [ppm] Säurekonzentration [%P 2 O 5 ] Phosphorsäure-Qualitäten Verunreinigungen [ppm] Konzentration [% P2O5] Quelle: R. Gilmour

9 Qualität und Einfluss auf den Düngermarkt Eingesetzte Dünger, Schweiz (BLW, 2011/12): Grenzwert : 50 mg Cd/kg P * ) 4% 0-50 mg Cd/kg P 30% 55% mg Cd/kg P mg Cd/kg P * ) keine Akkumulation in den Böden zu erwarten >150 mg Cd/kg P 11% Quelle: BLW, 2015: Marktkampagne Dünger 2011/2012, Kennzeichnung und Schwermetalle Fazit: Hohe Kadmium-Bodenbelastung durch kontinuierliche P-Versorgung auf heutiger Rohphosphatbasis. 9

10 Düngermarkt Schweiz Situation «MinRec» wenn die neue Definition für mineralische Recyclingdünger «MinRec» 2018 auch für primäre Dünger angewendet würde: Grenzwert : 25 mg Cd pro kg P* ) 5% 34% 0-25 mg Cd/kg P * ) dieser Wert ist doppelt so streng wie derjenige für primäre Dünger! mg Cd/kg P 52% mg Cd/kg P >150 mg Cd/kg P 9% Quelle: BLW, 2015: Marktkampagne Dünger 2011/2012, Kennzeichnung und Schwermetalle 10

11 Kadmiumherkunft aus Mineraldüngern Heute 1/3 Rohphosphat mit z.b. 230 mg Cd/kg P 2/3 P-Säure mit z.b. 115 mg Cd/kg P P-Dünger >90 Mit qualitativ guter P-Säure 1/3 Rohphosphat mit z.b. 230 mg Cd/kg P 2/3 P-Säure mit 1 mg Cd/kg P P-Dünger 90 Mit Phos4Life u.a. Massnahmen P-Säure oder andere P-Quellen P-Dünger <50 Cadmiumgrenzwert in Mineraldüngern [mg Cd/kg P] CH gültig MinRec 2018 CH gültig für Mineraldünger EU (geplant) mg Cd/kg P

12 Auftrag Kanton Zürich zur Evaluation der Phosphorsäuregewinnung aus KSA Verfahrensevaluation 2014/2015: Verschiedene Verfahren in Entwicklung kein Verfahren auf dem Markt verfügbar Wie stellt man Phosphorsäure (H 3 PO 4 ) her? Primäre Phosphorsäureindustrie Rohphosphat Mineralsäure Rohsäure H 3 PO 4 Reinigung mittels Solventextraktion «saubere» H 3 PO 4 Rohphosphat thermische Phosphorherstellung P 4 12

13 Auftrag Kanton Zürich zur Evaluation der Phosphorsäuregewinnung aus KSA Entscheid zur Trennung von Phosphor und Schwermetallen via Solventextraktion WARUM Solventextraktion aus unserer Sicht? Jahr Prozess Produkt Technik Beurteilung Zinkrückgewinnung aus KVA-Filteraschen Zinksulfat- Lösung Ionenaustauscher 2012 heute KEBAG / FLUREC Zinkmetall >99.995% Solventextraktion 2015 heute SwissZinc Zinkmetall >99.995% Solventextraktion 13

14 Auswahl eines Partners zur Verfahrensentwicklung Grosstechnische Erfahrung im Bau von Solventextraktionsanlagen International erfolgreich tätiger Anbieter Gute Referenzen Bereitschaft zur gemeinsamen Entwicklung Auswahl 14