Phosphor Rückgewinnung aus Klärschlamm

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1 Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute Association suisse des professionnels de la protection des eaux Associazione svizzera dei professionisti della protezione delle acque Swiss Water Association Phosphor Rückgewinnung aus Klärschlamm Kreuzlingen,

2 Thurgauer Zeitung, Phosphorrückgewinnung Seite 2

3 Interpellation T. Kappeler 1. Setzt der Kanton auf die Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlamm direkt oder auf P-Rückgewinnung aus der Asche verbrannter Klärschlämme / Tier- und Knochenmehle? 2. Arbeitet der Kanton mit anderen Kantonen zusammen? 3. Wie soll die Trägerschaft aussehen? 4. Gibt es Anhaltspunkte zur Finanzierung von baulichen Massnahmen und Betrieb? Bundesbeiträge? Lässt sich das Endprodukt phosphathaltiger Dünger oder Düngerbestandteil zu konkurrenzfähigen Preisen herstellen? 5. Können die vom Bund erlassenen Düngergrenzwerte bei den vorgesehenen Verfahren eingehalten werden? 6. Geht der Regierungsrat davon aus, dass die P-Rückgewinnung innert der von der VVEA gegebenen Frist realisiert wird? Phosphorrückgewinnung Seite 3

4 Inhalt 1. Hintergrund P-Rückgewinnung 2. Rechtliche Rahmenbedingungen 3. Klärschlamm und Technologien 4. Produkte und Wirtschaftlichkeit 5. Fazit Phosphorrückgewinnung Seite 4

5 GRUNDLAGEN PHOSPHOR

6 Warum ist Phosphor wichtig? Substrat AT P Energie m CO 2 + H 2 O Enzyme ADP + P 100 % Champion 70% Wasser 700 g Phosphor Phosphorrückgewinnung Seite 6

7 Phosphorflüsse Schweiz (vereinfacht; t/a) Futtermittel: Hofdünger: Landwirtschaft Mineraldünger: Tierhaltung Pflanzen Abschwemmung : Futtermittel: Abfälle: Abfallwirtschaf t Abfälle: Klärschlamm: Nahrungsmittel: Haushalte Abwasser: ARA Abfluss: 900 Gewässer Quellen: Binder (2017) Phosphorrückgewinnung Seite 7

8 P-Bilanz ARA (Werdhölzli) 900 kg/d Rechen Sand-/ Fettfang Vorklärung Fällmittel Belebung Nachklärung 100 kg/d 100 kg/d Mechanische Reinigung 750 kg/d Biologische Reinigung Eindicker Gasometer Gasnutzung 50 kg/d Schlammbehandlung Faulraum Nacheindicker Entwässerung Trocknung/ Verbrennung 800 kg/d Phosphorrückgewinnung Seite 8

9 Phosphor-Rückgewinnung Warum? Futtermittel: Hofdünger: Landwirtschaft Mineraldünger: Tierhaltung Pflanzen Futtermittel: Abschliessend ergeben sich für Uran und Cadmium Hinweise auf eine Anreicherung über P-Mineraldünger in landwirtschaftlichen Böden Phosphorrückgewinnung Seite 9

10 Phosphor-Rückgewinnung Warum? Quelle: BGR (2013) Israel 180 Jordanien Syrien Russische Föderation Tunesien 100 USA Per u 820 Marokko Senegal 180 Brasilien 270 Algerien Südafrika Irak 460 Saudi Arabien 750 Ägypten 100 Australien 490 China Reserven unter 100 Millionen Tonnen werden nicht abgebildet. Die Karte stellt insgesamt 99 Prozent der weltweit bekannten Reserven dar. Art der Lagerstätte sedimentär magmatisch Reserve [Mio. t] Länderrisiko (LR) ,50 bis -1,50-1,50 bis -0,50-0,50 bis 0,50 0,50 bis 1,50 1,50 bis 2,50 Phosphorrückgewinnung Seite 10

11 Versorgungs- Risiko Phosphor-Rückgewinnung Warum? Abhängigkeit von Importen Abbaubedingungen Schliessen von Kreisläufen Dünger: Preisentwicklung, Qualität, Bodenschutz Wirtschaftliche Bedeutung Phosphorrückgewinnung Seite 11

12 RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN

13 Rechtliche Rahmenbedingungen CH Phosphorrückgewinnung Seite 13

14 Phosphorflüsse Schweiz (vereinfacht): NEU Futtermittel: Mineraldünger: X Landwirtschaft Hofdünger: Tierhaltung Pflanzen Futtermittel: Abschwemmung 1000 P-Recycling: : Abfälle: Abfallwirtschaf t Abfälle: Klärschlamm: Nahrungsmittel: Haushalte Abwasser: ARA Abfluss: 900 Gewässer Quellen: Binder, C. (2017) Phosphorrückgewinnung Seite 14

15 Mineralischer Recyclingdünger» Neue Düngerkategorie Mineralischer Recyclingdünger (bisher: Mineraldünger, Recyclingdünger und Hofdünger)» Neue (strengere) Anforderungen an Grenzwerte (Schwermetalle (z.b. Cd, Hg), organische Schadstoffe (z.b. PCB))» Komplizierte Herleitung der Grenzwerte Vernehmlassung startet 2018! Phosphorrückgewinnung Seite 15

16 KLÄRSCHLAMM UND TECHNOLOGIEN

17 Verwertungskette Rechen Sand-/ Fettfang Vorklärung Fällmittel Belebung Nachklärung Mechanische Reinigung Biologische Reinigung Eindicker Gasometer Gasnutzung Trocknung/ Verbrennung Schlammbehandlung Faulraum Nacheindicker Entwässerung Phosphorrückgewinnung Seite 17

18 Forschungsprojekte Schweiz Bern Rückgewinnung aus Faulschlamm (Budenheimer Verfahren). Pilotanlage geplant. Zofingen Rückgewinnung aus entwässertem Klärschlamm im Drehrohrofen. EuPhoRe- Verfahren, Versuche 2016/2017. Bazenheid Rückgewinnung aus Klärschlamm-Asche. Produktion von P30/P38- Dünger. Laborversuche laufend. Rechen Sand-/ Fettfang Vorklärung Belebung Fällmittel Nachklärung Eindicker Gasometer Schlammverbrennung Gasnutzung Zürich Rückgewinnung aus Klärschlamm-Asche (Phos4life- Verfahren). Produktion von Phosphorsäure. Laborversuche abgeschlossen, Pilotversuche 2017 Asche Faulraum Nacheindicker Entwässerung Trocknung Zementwerk Klinker Altenrhein Rückgewinnung aus getrocknetem Klärschlamm mit Alkalipyrolyse. 1. KTI-Projekt abgeschlossen, 2. KTI-Projekt gestartet. Phosphorrückgewinnung Seite 18

19 Beispiel 1 «Budenheim-Verfahren» (ARA Bern) Klärschlamm aus Faulturm Phosphat-armer Klärschlamm Benötigt: Druck, Kalkmilch, (CO 2 ) Wirkungsgrad: max. 50% Phosphor-Dünger Phosphorrückgewinnung Seite 19

20 Beispiel 2 Pyrolyse (ARA Altenrhein) Klärschlamm aus Trocknung Filterasche Benötigt: Additiv (?) Wirkungsgrad: ca. 80% Produkt: P-Dünger Phosphor- Dünger, mit Organik-Anteil Phosphorrückgewinnung Seite 20

21 Beispiel 3 Phos4Life (AWEL ZH) Klärschlamm -Asche Mineralischer Rückstand P-Säure Fe(III)Cl 3 Benötigt: Säure, Dampf Wirkungsgrad: ca. 80% Produkt: P-Säure, Eisenchlorid Phosphorrückgewinnung Seite 21

22 Fazit» Grosse Verfahrensvielfalt» Jeweils spezifische Vor- und Nachteile» Allenfalls Standortabhängig (Inputs)» Skalierbarkeit? Phosphorrückgewinnung Seite 22

23 PRODUKTE UND WIRTSCHAFTLILCHKEIT

24 Produkte» Phosphor-Säure, P-Dünger, Basisprodukt für P- Dünger» Wie kommt der Phosphor aus dem Klärschlamm zum Endkunden? Hürden?» Gesetzliche Vorschriften: Zulassungen (Dünger, Chemikalien (REACH)), Import-/Export (Abfall?)» Vermarktungskette» Produkte Nachfrage» Preis Phosphorrückgewinnung Seite 24

25 Verwertungskette ARA Trocknung Verbrennung Rückgewinnungs- Anlage Veredelung Konfektionierung und Verpackung» Wer betreibt die Anlagen?» Wer bestimmt die Preise?» Wer trägt das Risiko?» Wo ist die «Schnittstelle» für ARA-Betreiber? Handel Abnehmer Phosphorrückgewinnung Seite 25

26 Wirtschaftlichkeit Beispiel Phos4Life» Kosten Entsorgung EKS (für ARA): ca. 100 CHF/t» Aufwand Phos4Life-Verfahren: ca. 100 CHF/t» Erträge Phos4Life-Verfahren: ca. 50 CHF/t Zusatzkosten: ca 50 CHF/t EKS!» Was heisst das für ARA?» Wer trägt diese Kosten? Phosphorrückgewinnung Seite 26

27 FAZIT

28 Was machen? Jetzt machen wir erst mal nichts. Und dann warten wir ab. Phosphorrückgewinnung Seite 28

29 Viele offene Fragen: Darf eine ARA den «Entsorger» wählen? Verantwortlichkeiten Wer ist wofür zuständig? Wer betreibt eine Anlage? Vorgaben? Rückgewinnungs -Grad? Technologien Phosphor- Rückgewinnung Abnehmer? Kosten Markt vs. Planung? Wie viele Anlagen? Welche umsetzbar? Wer zahlt? Phosphorrückgewinnung Seite 29 Investitionssicherheit

30 Klärschlammentsorgung heute Phosphorrückgewinnung Seite 30

31 Was heisst das jetzt? Wer muss etwas machen?» ARA, die ihren Schlamm direkt oder indirekt in eine Trocknung oder Klärschlamm-Monoverbrennung bringen voraussichtlich KEIN Handlungsbedarf!» ARA mit Entsorgungsweg über KVA Empfehlung zur Information über alternative Entsorgungswege» ARA mit Schlammtrocknung oder Schlammverbrennung Handlungsbedarf! Anlaufstellen» Kantonale Abfallfachstelle ist in der Pflicht, Alternativen aufzuzeigen» Verschiedene Aktivitäten laufen! (Bund, Kantone, Verbrenner, ) Phosphorrückgewinnung Seite 31

32 Was macht der VSA Ziele» Haltung des VSA erarbeiten» Diese Haltung gegenüber anderen Akteuren vertreten» Mitglieder über laufende Entwicklungen und Handlungsbedarf informieren Aktivitäten» Workshop CC AR ( ): Konkretisierung Haltung VSA, offene Fragen, notwendige Aktivitäten (in Vorbereitung)» Verfolgen Diskussionen auf Bundesebene» Mitarbeit in Vollzugshilfe» Beteiligung Phosphornetzwerk Schweiz» Information über geeignete Kanäle Phosphorrückgewinnung Seite 32

33 Standpunkte VSA» P-Recycling wird grundsätzlich begrüsst» Eingesetzte Verfahren sollen technisch erprobt und wirtschaftlich tragbar sein!» Aus wirtschaftlichen Überlegungen sind kantonale oder regionale Lösungen absehbar» Die zukünftigen Betreiber sollen in der Wahl der Technologie und dem Ort der Rückgewinnung frei sein.» Finanzierung muss geklärt werden Phosphorrückgewinnung Seite 33

34 Fazit» P-Recycling aus Klärschlamm wird Pflicht» Die meisten ARA sind NICHT direkt betroffen!» Es gibt noch viele offene Fragen Technologien, Rückgewinnungs-grad, Verantwortlichkeiten, Produkte, Absatzkette,» Die Kosten für die Klärschlammentsorgung steigen voraussichtlich» Unklar, wer für die Zusatzkosten aufkommt Phosphorrückgewinnung Seite 34

35 Zurück zur Ausgangsfrage offen empfohlen offen offen Eher nein offen Eher ja 1. Setzt der Kanton auf die Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlamm direkt oder auf P-Rückgewinnung aus der Asche verbrannter Klärschlämme / Tier- und Knochenmehle? 2. Arbeitet der Kanton mit anderen Kantonen zusammen? 3. Wie soll die Trägerschaft aussehen? 4. Gibt es Anhaltspunkte zur Finanzierung von baulichen Massnahmen und Betrieb? Bundesbeiträge? Lässt sich das Endprodukt phosphathaltiger Dünger oder Düngerbestandteil zu konkurrenzfähigen Preisen herstellen? 5. Können die vom Bund erlassenen Düngergrenzwerte bei den vorgesehenen Verfahren eingehalten werden? 6. Geht der Regierungsrat davon aus, dass die P- Rückgewinnung innert der von der VVEA gegebenen Frist realisiert wird? Phosphorrückgewinnung Seite 35

36 Alles klar? Quelle: Phosphorrückgewinnung Seite 36