klimaneutraler Energieträger und

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1 Kommunaler Klärschlamm als klimaneutraler Energieträger und Phosphor-Ressource h für Mittelhessen Gutachten zur Umsetzung einer Phosphor- Rückgewinnung in Hessen, Pinnekamp et.al Szenario 2: Maximierung der Phosphor- Rückgewinnung Mittelhessen: ca. 15 % der angeschl. EW Hessens ca t TS/a, ca t KS/a ca Lkw/a

2 Kommunaler Klärschlamm als klimaneutraler Energieträger und Phosphor-Ressource h für Mittelhessen Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen, THM Prof. Dr. Harald Weigand, THM Dipl.-Ing. Clemens Abel, MWB Dipl.-Ing. Matthias Funk, SWG Entsorgungs- sicherheit klimaneutrale Energie Phosphor- Rückgewinnung Interkommunale Zusammenarbeit

3 Gleichklang der energetischen und stofflichen Verwertung Prämisse: Der Ressourcen- und Energieträger Klärschlamm a) unterliegt einem sich drastisch ändernden Rechtsrahmen b) ist relevant tfür den Energiemix i in Mittelhessen c) wäre bei thermischer Umsetzung CO 2 -neutral d) ist gut/sehr gut verfügbar Aufgabe: Abwasserentsorgung g zusammen mit Ressourcenschutz (P-Recycling) und regenerative Energieerzeugung denken Lösung: Vom Ende her Denken: a) energetisches Potenzial der Klärschlämme b) Eignung für die P-Rückgewinnung c) Verfahrensauswahl / Benefitsituation Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen Rechtsrahmen Abfallrecht: Klärschlammverordnung, AbfKlärV aktuelle Fassung: 1992 Diskussionen über Novellierung seit > 5 Jahren aktueller Referentenentwurf Düngemittelrecht: Düngemittelverordnung DüMV aktuelle Fassung: Novellierung voraussichtlich in 2016 Düngegesetz, Düngeverordnung, Anlagenverordnung ebenfalls Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen

4 Änderungen Novelle der Klärschlammverordnung (Referentenentwurf) Rückgewinnung von Pflanzennährstoffen sofern der Klärschlamm einen Phosphorgehalt h h von 20 g oder mehr je kg Trockenmasse aufweist. keine (sehr eingeschränkte) Mitverbrennung von Klärschlamm in Kohlekraftwerken Übergangsregelung für landwirtschaftliche Verwertung Nicht zulässig ist das Aufbringen von Klärschlamm aus Kläranlagen der Größenklassen 4b und 5 nach Anhang 1 der Abwasserverordnung auf Böden. (> EW evtl EW) Vermischungsverbot Anzeige- und Nachweispflichten (Dokumentationspflicht) nach Bergs, 2015 Auswirkungen auf die Entsorgungssicherheit Landwirtschaftliche Verwertung wird stark zurückgehen (AbfKlärV, DümV, Anforderungen von Abnehmern) Mitverbrennung in Steinkohle-, Braunkohle-Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen wird mittelfristig zurückgehen Monoverbrennungskapazitäten reichen derzeit nicht aus aktuelle Monoverbrennungsanlagen sind zum großen Teil > 25 Jahre alt (z.b F-Sindlingen 35 Jahre alt) Prognose: fehlende Kapazitäten (Six/Lehmann, zitiert H. Appel, VKU Wiesbaden, ) kurzfristig ca t TM/a mittelfristig ca t TM/a ca. 63 % des ges. KS Entsorgungspreise werden ansteigen

5 Entsorgungspreise [ pro Tonne Trockensubstanz, TR) landwirtschaftlich flüssig (4,5 %) /t TR landwirtschaftlich entwässert (25 %) /t TR Mitverbrennung Braunkohle (25 %) /t TR Mitverbrennung Zementwerk (85 %) /t TR Monoverbrennung /t TR Regionale Konzepte!!! landwirtschaftliche Verwertung rückläufig Kosten müssen begrenzt werden Ziel: Nährstoffe zurückgewinnen (Phosphor-Recycling) thermisches Potential des Klärschlamms nutzen regionale Wertschöpfung nutzen Eigene Wege gehen besser als marktabhängig machen Klärschlammverwertung und Phosphorrecycling müssen gemeinsam betrachtet werden

6 Regionales Konzept technisch 5-Stufen-Konzept 1. Stufe: Bestandsaufnahme Partner (Klärschlammlieferanten) festlegen Klärschlammmengen und zusammensetzung fixieren 2. Stufe: Phosphor-Rückgewinnung Einsatzort und Verfahren definieren 3. Stufe: evtl. Trocknung (auch dezentrale Standorte), je nach weiterem Verfahren auf % TS 4. Stufe: thermische Verwertung, Energiepotential nutzen 5. Stufe: Phosphor-Recycling Regionales Konzept technisch 5-Stufen-Konzept 1. Stufe: Bestandsaufnahme Partner (Klärschlammlieferanten) festlegen Klärschlammmengen und zusammensetzung fixieren 2. Stufe: Einsatzort und Verfahren definieren 3. Stufe: evtl. Trocknung (auch dezentrale Standorte), je nach weiterem Verfahren auf % TS 4. Stufe: thermische Verwertung, Energiepotential nutzen 5. Stufe: Phosphor-Recycling

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8 Klärschlämme im Einzugsgebiet Gießen: Energetische Einschätzung auf Jahresbasis Kläranlage Menge [Mg TS ] Wärme [MWh] Kläranlage Menge [MgTS] Wärme [MWh] Gießen Herbstein Hungen Lahnau Lollar Ilbeshausen Altenstadt Eichenrod Nidda Feldatal Lauterbach Hopfgarten Summe ca t KS/a Entspricht Wärmebedarf von ca. 700 Einfamilienhaushalten Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen Regionales Konzept technisch 5-Stufen-Konzept 1. Stufe: Bestandsaufnahme Partner (Klärschlammlieferanten) festlegen Klärschlammmengen und zusammensetzung fixieren 2. Stufe: Einsatzort und Verfahren definieren 3. Stufe: evtl. Trocknung (auch dezentrale Standorte), je nach weiterem Verfahren auf % TS 4. Stufe: thermische Verwertung, Energiepotential nutzen 5. Stufe: Phosphor-Recycling

9 Thermische Nutzung des Klärschlamms mit Phosphorrückgewinnung 1. Prozessschritt: Trocknung erforderlich, TR-Gehalt nach Trocknung ca % Solare Klärschlammtrocknung Unterstützung durch Abwärme z.b. aus Industrie- oder Biogasanlagen Fotos: ist Anlagenbau GmbH Thermo-System GmbH Passavant-Geiger GmbH Beispiel: Solare Klärschlammtrocknung Klärschlamm als Energie- und Rohstoffquelle Brennstoff ca MJ/kg, ca. 2,5-3,5 5 kwh/kg Rohstoff (P-Ressource)

10 Regionales Konzept technisch 5-Stufen-Konzept 1. Stufe: Bestandsaufnahme Partner (Klärschlammlieferanten) festlegen Klärschlammmengen und zusammensetzung fixieren 2. Stufe: Einsatzort und Verfahren definieren 3. Stufe: evtl. Trocknung (auch dezentrale Standorte), je nach weiterem Verfahren auf % TS 4. Stufe: thermische Verwertung, Energiepotential nutzen 5. Stufe: Phosphor-Recycling Klärschlämme im Einzugsgebiet Gießen: Phosphorgehalte der virtueller Aschen Kläranlage P 2 O 5 P 2 O 5 Kläranlage [g/kg Asche ] [g/kg Asche ] Hungen 257 Lauterbach 77 Lahnau 222 Herbstein 62 Gießen 191 Lollar 60 Altenstadt 106 Hopfgarten 54 Nidda 94 Eichenrod 35 Ilbeshausen 80 Feldatal 30 Klärschlammaschen aus Hungen, Lahnau, Gießen wären medium to high-grade ores Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen

11 men 2016) Vortrag Brem et.al., KWB (V Aufstellung von Kabbe e Phosphorrückgewinnung und Klärschlammverwertung: Prioritäten: auch zukünftig gesicherte Klärschlammverwertung weitgehende P-Rückgewinnung pflanzenverfügbares Produkt wirtschaftlichkeit gegenüber heutigen und zukünftigen Verfahren

12 Phosphorrückgewinnung: Düngemittelproduktion nach dem RecoPhos-Verfahren KSA Reaktion Granulierung & Trocknung Konfektionierung H 3 PO 4 Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit nachgewiesen Aus Abfallrecht entlassen Zulassung nach DümV liegt vor Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen Düngemittelproduktion nach dem RecoPhos-Verfahren Produktion 2011: Tonnen

13 Ideenmodell Regionales Konzept organisatorisch & vergabesicher Kommune 1 Kommune 2 Kommune 3 Verband 4 Auftrag Auftrag Beteiligung Service GmbH & Co KG P-Recycling, thermische Nutzung Beteiligung gründen gründen Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Wir sollten uns um die Zukunft sorgen, denn wir werden den Rest unseres Lebens darin verbringen nach Charles Kettering, Amerikanischer Erfinder ( ) Prof. Dr.-Ing. Ulf Theilen KompetenzZentrum Energie- und UmweltSystemtechnik ZEuUS Technische Hochschule Mittelhessen Tel.: ulf.theilen@bau.thm.de