Klärschlamm zu Dünger

Der Kanton Zürich lässt ein Verfahren testen, um aus Abwässern jenen Rohstoff zurückzugewinnen, welcher der Grundstoff ist für jeden Mineraldünger.

Im Forschungslabor in Madrid laufen erfolgreiche Pilotversuche zur Rückgewinnung von Phosphor. Foto: PD

Im Forschungslabor in Madrid laufen erfolgreiche Pilotversuche zur Rückgewinnung von Phosphor. Foto: PD

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Die Anlage sieht aus, als hätte sie Daniel Düsentrieb oder Doc Brown zusammengebaut. Auf einem roten Gestell stehen mehrere unterschiedliche Behälter, verbunden durch ein Gewirr von Schläuchen. Auf dem Boden grosse Kanister, gefüllt mit Säure. Gerade schaufelt ein Labormitarbeiter mit Atemschutz­maske und Handschuhen eine rotbraune Substanz, die aussieht wie nasser Sand, aus einem der Behälter in einen Plastiksack.

Zwei weitere Gestelle sind komplett mit Plexiglasscheiben umhüllt, das Entlüftungssystem verrät: Was da drin ist, das stinkt. Im Gestell sind Boxen zu erkennen, darin ein trübes Gebräu, das von einem Rührwerk permanent vermixt wird. Auch hier wieder: Schläuche, Pumpen, Kanister. Und dann ist da dieser Glas­behälter, in den eine kristall­klare Flüssigkeit von der Konsistenz eines teuren Grappa tropft. Trinken sollte man die Flüssigkeit ­allerdings nicht. Es ist Phosphorsäure. Das Endprodukt dieser komplexen Apparatur. Am Anfang steht die rotbraune Sub­stanz: Klärschlammasche.

Nur drei Firmen haben das nötige Know-how

Wir befinden uns in einem unscheinbaren Industriebau am Stadtrand von Madrid. Hier ist das Forschungslabor der Firma Técnicas Reunidas untergebracht. Técnicas Reunidas ist auf die Entwicklung neuer chemischer Verfahren vor allem im ­Bereich der Elektrochemie und der Hydrometallurgie spezialisiert. Sie arbeitet unter anderem für Rohstoff- und Ölfirmen. Und für den Kanton Zürich, genauer gesagt für die in Hinwil ansässige Stiftung ZAR (Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung).

Die Stiftung ZAR ist vom kantonalen Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (Awel) damit beauftragt worden, eine Methode zu entwickeln und zur Ausführungsreife zu bringen, mit der Phosphor aus Klärschlammasche zurückgewonnen werden kann. Die Stiftung, 2010 vom Kanton Zürich und von Abfallverwertern gegründet, entwickelt selbst verschiedene Wiederverwertungsverfahren. Für das Klärschlammrecycling allerdings suchte und fand die ZAR einen passenden Partner in Técnicas Reunidas. Sie ist eine von nur drei ­Firmen in Europa, die das Know-how dafür haben.

«Was im Kleinen klappt, klappt auch im Grossen. Nur die Behälter werden grösser.»Stefan Schlumberger, Chemiker

Phosphor ist ein zentraler chemischer Baustein jeden ­Lebens und Hauptbestandteil sämtlicher Mineraldünger. Üblicherweise stammt der Phosphor, den die Düngemittelproduzenten verwenden, aus dem Ausland, er wird in riesigen Minen ab­gebaut. Rund 4500 Tonnen importiert die Schweiz jedes Jahr.

Ökologisch ist das wenig ­sinnvoll. Der Phosphorabbau ist umweltschädigend. Ausserdem enthalten viele Phosphorerze Uran und Cadmium; die Rückstände dieser radioaktiven Stoffe finden sich in den Düngemitteln, reichern sich in Böden an und gelangen ins Trinkwasser. Zwar gibt es Schadstoffgrenzwerte für Dünger, aber diese werden oft nicht eingehalten.

Dabei wäre die Schweiz auf die Phosphorimporte gar nicht angewiesen, sie verfügt selbst über mehr als genug davon: im Abwasser. Wir Menschen scheiden den Stoff unter anderem im Urin aus. Kläranlagen sind verpflichtet, Phosphor auszufällen. Den Schlamm, der entsteht, verwendeten Bauern früher direkt als Dünger, doch das ist seit 2006 nicht mehr erlaubt, weil so nicht nur Schwermetalle, sondern auch Krankheitserreger sowie Rückstände von Medikamenten und Kosmetika auf die Felder ­gelangen. Seither wird der Klärschlamm verbrannt. Im Kanton Zürich geschieht das in einer eigenen Verbrennungsanlage im Werdhölzli – zurück bleiben rund 12'000 Tonnen Asche pro Jahr, und diese Asche enthält etwa 1100 Tonnen Phosphor. Das wertvolle Material landet auf Deponien.

Klärschlammrecycling ist vorgeschrieben

Doch damit soll nun Schluss sein, der Phosphor – landesweit fallen etwa 6000 Tonnen pro Jahr an – muss ab 2026 zurückgewonnen werden. So verlangt es das eidgenössische Abfallgesetz. Es ist der Grund, warum der ­Kanton Zürich in Madrid das ­Recyclingverfahren testen lässt, das er «Phos 4 Life» nennt.

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Das Prozedere, die vielen Schläuche und Behälter lassen das die ­Besucher erahnen, ist kompliziert. «Drei Jahre haben wir ­getüftelt», sagt Ángel Galindo Carbajo, Business Development Manager bei Técnicas Reunidas. Das Problem: Klärschlammasche enthält neben sehr viel Sand jede Menge unerwünschte Stoffe wie Aluminium, Arsen, Kupfer und vor allem zu fast einem Fünftel Eisen. Denn Eisenchlorid ist der Stoff, den Kläranlagen dem Abwasser zusetzen, um den Phosphor zu binden und auszufällen.

All diese Stoffe gilt es möglichst zu entfernen. Das passiert über mehrere Stufen unter ­Zugabe von Schwefel- und Salzsäure. Sechs Wochen lang haben die Forscher das Verfahren auf der Pilotanlage getestet und im Detail daran herumgetüftelt, 25 Personen waren in drei Schichten rund um die Uhr im Einsatz. Insgesamt hat die Entwicklung von «Phos 4 Life» etwa sechs Millionen Franken verschlungen, wovon der Kanton Zürich die Hälfte trägt.

Nicht von konventionellem Phosphor zu unterscheiden

Doch der betriebene Aufwand hat sich gelohnt. Davon ist ­Stefan Schlumberger überzeugt. Der Chemiker ist Leiter des Kompetenzzentrums Hydrometallurgie bei der Stiftung ZAR.

Seit einigen Tagen steht fest: Das Verfahren funktioniert plangemäss. Es liefert Phosphor, der chemisch nicht vom herkömmlich gewonnenen Stoff unterscheidbar ist und keine Schadstoffe enthält. «Damit können wir ein Produkt erzeugen, das ­jeder Düngemittelfabrikant verwenden kann», sagt Schlumberger. Das unterscheidet «Phos 4 Life» von anderen, einfacheren Verfahren zur Phosphorrückgewinnung.

Überdies, und das ist für Schlumberger ein weiterer grosser Vorteil, bleiben keine ­unverwertbaren oder gar gefährlichen Rückstände zurück. Der Klärschlamm kann fast zu hundert Prozent rezykliert werden, neben Phosphorsäure liefert das Verfahren beispielsweise auch Sand und Gips für die Zementherstellung und verschiedene Metalle. Anders als der herkömmliche Phosphatabbau ist die Methode zudem umweltschonend. Das zeigt eine Ökobilanzstudie der ETH.

Das Ziel: 2,5 Tonnen Asche pro Stunde verarbeiten

Einziger Haken: Selbst wenn der entstehende Phosphor zu Marktpreisen verkauft werden kann, verteuert das Verfahren die Klärschlamm-Entsorgungskosten. Tragen müssen diese Kosten die Verursacher, sprich die Haus­halte, über die Abwassergebühr. Gross spürbar sei das aber nicht, sagt Schlumberger: «Die Mehrkosten betragen etwa fünf Franken pro Jahr und Haushalt.»

Nun geht es an die Planung einer Grossanlage. Wo sie zu stehen kommt, ist noch unbekannt. Sicher ist: Die Erkenntnisse, die in der Versuchsanlage gewonnen wurden, lassen sich eins zu eins übertragen. «Das ist der ­Vorteil chemischer Verfahren», sagt Stefan Schlumberger, «was im Kleinen klappt, klappt auch im Grossen. Die Abläufe bleiben gleich, sie nehmen auch gleich viel Zeit in Anspruch. Bloss die Behälter werden grösser.» In Madrid verarbeitete die Versuchsanlage 500 Gramm Klärschlammasche pro Stunde, im Endausbau sollen es 2,5 Tonnen sein.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 15.07.2018, 15:38 Uhr

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