P-Recycling: aktueller Stand der technischen Entwicklung

Transkript

1 P-Recycling: aktueller Stand der technischen Entwicklung Lukas Egle

2 P-Nutzung aus dem Abwasser Zulauf 1,8 g P/(EW*d) 100% Ablauf 0,2 g P/(EW*d) 1,2 g P/(EW*d) 10 60% Schlammwasser 0,4-0,6 g P/(EW*d) 20 30% Klärschlamm 1,6 g P/(EW*d) 90% Klärschlammasche 1,6 g P/(EW*d) 90% 2

3 Rückgewinnung aus der wässrigen Phase Phosphor liegt gelöst vor (PO 4 3- ) Weltweit vielfach erfolgreich auf kommunalen und industriellen Kläranlagen eingesetzt Überzeugt durch einfache Technik (Kristallisation als Schlüssel-technologie), keine Abfallstoffe Ressourcenaufwand meist auf Fällmittel beschränkt Vorteile für Kläranlagen durch gezielte Entfernung von P und N Endprodukte: Meist Struvit (MAP) mit sehr guten pflanzentechnischen Eigenschaften

4 Wässrige Phase - Beispiele Ostara (Pearl Reaktor ) Nordamerika AirPrex Mitteleuropa Phosnix Unitaka Japan

5 Rückgewinnung aus dem Klärschlamm Komplexe Schlammmatrix: Inhomogen, P gebunden (biologisch/chemisch), Wasseranteil, Organik/Anorganik Komplexe Verfahrensschritte auf KA nötig (dezentrale Lösungen) Hoher Ressourcen- und/oder Energieaufwand (Säuren, Basen, SM-Fällmittel, Komplexbildner, Koks, Zement) Zahlreiche Nebenprodukte/Abfallstoffe: z.b. feste/flüssige schwermetallhaltige Reststoffe, saure Schlämme (Behandlung?) Vollständige Zerstörung organischer und hygienischer Verunreinigungen???

6 Klärschlamm- Beispiele Aqua Reci, KREPRO, PHOXNAN Seaborne, Stuttgarter Verfahren Deutschland MEPHREC

7 Rückgewinnung aus der Klärschlammasche P ist chemisch gebunden, hohe P-Konzentration (6-10% P) Senke für organische Schadstoffe + Hygienisierung Möglichkeit der gleichzeitigen Verbrennung von weiteren P-reichen Stoffen wie z.b. Tiermehlen Keine Vermischung mit P-armen sowie asche- und schwermetallreichen Stoffen Monoverbrennung!!! Zum Teil komplexe Verfahrensschritte nötig Nebenströme, schwermetallhaltige Abfallstoffe Zentraler Ansatz und Zwischenlagerung der Asche möglich

8 Rückgewinnung aus der KSA Düngemittelindustrie Düngemittelindustrie ODDA Prozess Extraktion

9 Beispiele aus Europa ICL Fertilizers (Düngemittelhersteller) - Ambitioniertes Ziel: Bis 2025 Substitution von Rohphosphat zu 100% - Klärschlammaschen und Tiermehlaschen eignen sich für die Herstellung von Mineraldüngern - Übernahme des RecoPhos Inducarb Verfahrens zu Herstellung von reinem P 4 aus Klärschlammasche (Hintergrund: Seit dem Bankrott von Thermphos gibt es keinen P 4 Hersteller mehr in Europa)

10 Rückgewinnung aus der KSA Phosphorsäureherstellung (z.b. EcoPhos, TetraPhos, EasyMiningSE, PARFORCE, Züricher Verfahren)

11 Beispiele aus Europa Zürich (Phos4Life): - Monoverbrennung des gesamten Klärschlammes im Kanton Zürich - Rückgewinnung von Phosphorsäure aus der KSA - Positive technische Machbarkeitsstudie Großtechnik geplant

12 Beispiele aus Europa Remondis: TetraPhos - Klärschlammverbrennung in der VERA (Hamburg) - Rückgewinnung von technischer Phosphorsäure aus der KSA - Pilotversuche erfolgreich abgeschlossen Planung Großtechnik

13 EcoPhos Beispiele aus Europa - Bisher Herstellung von Phosphorsäure aus Rohphosphaten mit geringerer Qualität - Bau einer Anlage zur P-Säure Herstellung in Dürnkirchen (FR). - 50% der Klärschlammasche aus Holland soll in diesem Prozess mitverarbeitet

14 Beispiele aus Europa Easymining SE (Teil von RagnSells) - Herstellung von P-Säure, Calciumphosphat, Ammonium-Phosphat aus Klärschlammaschen - Aufbau einer Pilotanlagen PARFORCE (Deutschland) - Herstellung von P-Säure und Calciumphosphat - Aufbau einer Pilotanlagen

15 Rezyklate Schlammwasser Klärschlamm Klärschlammasche 15

16 Rückgewinnungspotential (bezogen auf Kläranlagenzulauf)

17 Rückgewinnungspotential (im nationalen Kontext)

18 Rückgewinnungspotential (im nationalen Kontext)

19 Kosten der P-Rückgewinnung Verfahrenskosten Kalkulationsgrundlage: Jahreskosten ohne Einsp. und Erlöse Schlammwasser/Ablauf und Klärschlamm: EW Klärschlammasche/Industrielle Prozesse: t Asche

20 Kosten der P-Rückgewinnung Versuch: Definition eines Referenzszenarios für eine vergleichbare Bewertung von P-Rückgewinnungsverfahren Referenzszenario: Kläranlage mit EW (EW = E) (nur Betriebskosten) Co-Verbrennung des anfallenden Klärschlamms (z.b. Zementindustrie, Abfallverbrennungsanlage) (Betriebs + Kapitalkosten, 250 /t KS Trockensubstanz) Ablagerung der Verbrennungsrückstände auf einer Deponie bzw. Untertagedeponie Transport Ergebnis: 11,1 /EW*a

21 Kosten der P-Rückgewinnung Szenario: Mitverbrennung: 250 /t KS Trockensubstanz Monoverbrennung: 400 /t KS Trockensubstanz Versuch: Ergebnis: +1 /E*a bzw. +10% für eine Umstellung von Mit- auf Monoverbrennung

22 Kosten der P-Rückgewinnung (Gesamte Prozesskette inkl. maximaler Erlöse + Einsparungen) +10% MonoV

23 Kosten der P-Rückgewinnung Einnahmen der Gemeinden aus den Abwassergebühren (Kanal, Abwasserreinigung, Klärschlammbeh.) pro Einwohner und Jahr in AUT: /E*a Monoverbrennung: +1 /E*a = <1% Rückgewinnungstechnologien: Worst-Case (keine Erlöse): +5 /E*a = +3,5% Best-Case: Übergabe von Asche an die Industrie: Herstellung von P-Säure: -?? /E*a -?? /E*a

24 FAZIT Phosphorpotential im Abwasser und tierischen Abfällen ist groß!!! Rückgewinnungsverfahren sind aus technischer Sicht einsatzfähig! Recyclate zeigen gute pflanzentechnische Eigenschaften Wahl einer geeigneten Recyclingstrategie Nach aktuellem Stand zentrale Einheiten zur MonoV des KS und P-Rückgew. aus der KSA Kosten für P Recycling sind volkswirtschaftlich betrachtet gering (z.b. 1 /E*a für MonoV Klärschlamm), jedoch noch hohe Unsicherheiten Industrie hat Interesse an P-reichen Sekundärrohstoffen wie z.b. Klärschlamm- und Tiermehlasche wirtschaftliches P-Recycling Städte sollten die Vorreiterrolle übernehmen Rechtliche Unsicherheiten zu klären (z.b. Abfallende, DüngemittelVO)

25 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Lukas Egle Magistrat der Stadt Wien MA 48 Abfallwirtschaft, Straßenreinigung und Fuhrpark Strategisches Controlling & Assistenz Abfallwirtschaft und Stoffstrommanagement