Beispiel: Phosphor-Recycling

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1 Nachhaltige Wasser- und Abwasserwirtschaft Energie- und Stoffstrommanagement Quo vadis? Beispiel: Phosphor-Recycling 1 Nachhaltige Wasser- und Abwasserwirtschaft Energie- und Stoffstrommanagement Quo vadis? Beispiel: Phosphor-Recycling Zucker + Phosphat 'Rückgrat' der DNA 2 1

2 Kontext Das 'Problem P' Methoden der Rückgewinnung Ökonomie vs. Ökologie? Zusammenfassung, Ausblick 3 Kontext Das 'Problem P' Methoden der Rückgewinnung Ökonomie vs. Ökologie? Zusammenfassung, Ausblick 4 2

3 CarbonFootprint - CO 2 -Fußabdruck *) *) 'Welterschöpfungstag' 5 > 1 Milliarde Menschen - kein Zugang zu Trinkwasser 2,6 Milliarden Menschen - ohne Wasser- und Abwasser Menschen sterben täglich aus Wassermangel Wasserstress viele Menschen, nicht ausreichend sauberes Wasser massive Konflikte zwischen Interessengruppen 6 3

4 > 1 Milliarde Menschen - kein Zugang zu Trinkwasser 2,6 Milliarden Menschen - ohne Wasser- und Abwasser Menschen sterben täglich aus Wassermangel Wasserstress viele Menschen, nicht ausreichend sauberes Wasser massive Konflikte zwischen Interessengruppen 7 8 4

5 9 10 5

6 Kontext Das 'Problem P' Methoden der Rückgewinnung Ökonomie vs. Ökologie? Zusammenfassung, Ausblick 12 6

7 1+2 Optimaler Bereich für aeroben Abbau, Maximales Biofilmwachstum, Scheen, J.: Einfluss des C:N:P- Verhältnisses auf die Bildung von Biofilmen, Dortmund,

8 1 Jahr Jahre 15 'Asimov on Chemistry' : "Lebewesen können sich vermehren, bis der Phosphor vollständig verbraucht ist. Unerbittlich kommt dann das Ende, und niemand kann es verhindern. Wir können Kohle durch Kernkraft ersetzen, Holz durch Kunststoffe, Fleisch durch Hefe, Freundlichkeit durch Isolation aber für Phosphor gibt es keinen Ersatz. Biochemiker und Science-Fiction-Autor Isaac Asimov. aus: Odenwald, M. in

9 17 Abbauwürdige Vorräte Mrd. Tonnen Abbau Mio. Tonnen Statische Verfügbarkeit 120 Jahre Ölvorräte 50 Jahre substituierbar!! 18 9

10 Abbauwürdige Vorräte Mrd. Tonnen Abbau Mio. Tonnen Statische Verfügbarkeit 120 Jahre Ölvorräte 50 Jahre substituierbar!! 19 Abbauwürdige Vorräte Mrd. Tonnen Abbau Mio. Tonnen Statische Verfügbarkeit 120 Jahre Ölvorräte 50 Jahre substituierbar!! 20 10

11 Kontext Das 'Problem P' Methoden der Rückgewinnung Ökonomie vs. Ökologie? Zusammenfassung, Ausblick 21 Zaghafter Versuch in der beginnenden Abfallwirtschaft 'Stoffstrommanagement' 20 Jahre später: UMGESETZT!! 22 11

12 z.b. Filtrat Abwasser Aufbereitung Wasser KS Funktioniert als Schema auch bei der Abwasserwirtschaft und beim P-Recycling! Energie Asche Thermische Verwertung KS Energie Asche Zusätze P-Recycling P Reststoffe REZIRKULIERTES PRODUKT zur weiteren Verwertung

13 Rückgewinnung aus wässriger Phase Rückgewinnung aus fester Phase 25 Kristallisation DHV-Crystalactor Rückgewinnung aus wässriger Phase Unitika PHOSNIX OstaraPEARL TM CSH-Prozess Darmsatdt P-ROC-Prozess Fällung Berliner Wasserbetriebe / AirPrex PRISA-Prozess Entwässerter / getrockneter Schlamm nasschemisch SEABORNE / Gifhorn-Prozess thermisch Mjephrec-Prozess (getrockneter Schlamm) Schlamm - Asche nasschemisch BioCon-Prozess SEPHOS-Prozess PASCH-Prozess thermisch BAM-/ASH DEC-Prozess (EU-SUSAN) Elektro-thermisch P (Thermphos/SNB) Rückgewinnung aus fester Phase Adam, C., BALTIC 21 Berlin Phosphorus Recycling and Good Agricultural Management Practice, Julius-Kühn-Institut, Braunschweig 26 13

14 Kristallisation DHV-Crystalactor Rückgewinnung aus wässriger Phase Unitika PHOSNIX OstaraPEARL TM CSH-Prozess Darmsatdt P-ROC-Prozess Fällung Berliner Wasserbetriebe / AirPrex PRISA-Prozess Entwässerter / getrockneter Schlamm nasschemisch SEABORNE / Gifhorn-Prozess thermisch Mjephrec-Prozess (getrockneter Schlamm) Schlamm - Asche nasschemisch BioCon-Prozess SEPHOS-Prozess PASCH-Prozess thermisch BAM-/ASH DEC-Prozess (EU-SUSAN) Elektro-thermisch P (Thermphos/SNB) Rückgewinnung aus fester Phase Adam, C., BALTIC 21 Berlin Phosphorus Recycling and Good Agricultural Management Practice, Julius-Kühn-Institut, Braunschweig 27 Ansatz Abwasser (+ Schlammwasser) Chemische Fällungsverfahren mit: Quelle: Aluminiumchlorid Aluminium-Eisen(III)-Chlorid Aluminiumsulfat Aluminium-Eisen(III)-Sulfat Me 3+ + PO 3-4 MePO 4 [Eisen(II)-Chlorid Eisen(III)-Chlorid Eisen(III)-Chloridsulfat Eisen(II)-Sulfat 5 Ca PO OH - Ca 5 (PO 4 ) 3 OH Eisen(II)-Sulfat Eisen(III)-Sulfat Calciumhydroxid Natriumaluminat Polyaluminium-(Hydroxid)-Chlorid Polyaluminium-(Hydroxid)-Chlorid-Sulfat Polyaluminium-Eisen(III)-Chlorid 28 14

15 Ansatz Abwasser (+ Schlammwasser) Andreas Giesen, DHV, BALTIC 21 Berlin Phosphorus Recycling and Good Agricultural Management Practice, Julius-Kühn-Institut, Braunschweig 29 Ansatz Abwasser (+ aus Schlamm rückgelöst) Struvit Magnesium-Ammonium-Phosphat (NH 4 )Mg[PO 4 ] 6H 2 O support@academic.ru Natürliche Vorkommen: Weltweit etwa 45 Fundorte Berliner Wasserbetriebe Vorkommen u.a. auch in Guano, 'Urinsediment', Nierensteinen, bei der Abwasserreinigung 30 15

16 Kristallisation DHV-Crystalactor Rückgewinnung aus wässriger Phase Unitika PHOSNIX OstaraPEARL TM CSH-Prozess Darmsatdt P-ROC-Prozess Fällung Berliner Wasserbetriebe / AirPrex PRISA-Prozess Entwässerter / getrockneter Schlamm nasschemisch SEABORNE / Gifhorn-Prozess thermisch Mjephrec-Prozess (getrockneter Schlamm) Schlamm - Asche nasschemisch BioCon-Prozess SEPHOS-Prozess PASCH-Prozess thermisch BAM-/ASH DEC-Prozess (EU-SUSAN) Elektro-thermisch P (Thermphos/SNB) Rückgewinnung aus fester Phase Adam, C., BALTIC 21 Berlin Phosphorus Recycling and Good Agricultural Management Practice, Julius-Kühn-Institut, Braunschweig 31 Klärschlamm- Verwertung 2010 thermisch / landwirtschaftlich = 53 % / 45 % thermisch / landwirtschaftlich = 26 % / 71 % nach: SiekmannK., Gerber H.,

17 Phosphorrückgewinnung aus Faulschlamm (HERBST et al., 2005) Komplexe chemische Verfahrenstechnik TYP: industriell

18 Chemische Verfahrenstechnik Verfahrenstechnischer Apparatebau Steuerungsanforderungen CSH = Calcium-Hydro-Silikat

19 End-of-the-Pipe Technologien

20 Wasserlose Urinale Trenntoiletten 39 Pilotanlage der EAWAG 2006 Elektrodialyse Ozonierung der Produkte Ergebnisse nach > 1 Jahr Betrieb einer Anlage: Aufkonzentration um Faktor 3,5 Produktverlust ca. 14 % Mikroverunreinigungen < Nachweisgrenze Produkt Urevit ist effizienter Dünger Zulassungsvoraussetzungen sind erfüllt 40 20

21 giz 41 21

22 Kontext Das 'Problem P' Methoden der Rückgewinnung Ökonomie vs. Ökologie? Zusammenfassung, Ausblick

23 Beispiel: MAP-Fällung 500 m 3 /d Zentrat / Abwasser 45 Beispiel: MAP-Fällung 500 m 3 /d Zentrat / Abwasser Urin / Gelbwasser 46 23

24 Kontext Das 'Problem P' Methoden der Rückgewinnung Ökonomie vs. Ökologie? Zusammenfassung, Ausblick

25 49 25

26 To-Do's Systematische Erfassung des P-Potentials bei den Entsorgungspflichtigen Charakterisierung des Anfalls hinsichtlich Quantität und Qualität Systematische Weiterentwicklung von Recyclingverfahren Schaffung von Zwischenlager-Optionen Flächendeckende Entwicklung von Strategien zur zukünftigen P-Rückführung 'Roadmaps' Zeitplan: AB JETZT!