Aschen aus der Klärschlamm-Monoverbrennung (KARAT)
Phosphorrecycling wird in Zukunft aus Gründen des Ressourcenschutzes ein wichtiges Thema sein. Phosphor gilt als kritischer Rohstoff, er ist essenziell als Nährstoff für Pflanzen und damit lebensrelevant für den Menschen. In Deutschland ist mit der Novellierung der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) eine Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm bzw. Klärschlammasche ab 2029 bzw. 2032 verpflichtend. Das Rückgewinnungsverfahren wird dabei nicht vorgegeben, sodass jede Kläranlage bzw. jedes Entsorgungsunternehmen sich intensiv mit dem Klärschlamm bzw. der Klärschlammasche und der P-Rückgewinnung beschäftigen muss, um ein geeignetes Verfahren auszuwählen und umzusetzen.
Im Projekt KARAT werden zunächst unterschiedliche Klärschlammaschen hinsichtlich ihrer physikochemischen Parameter und ihrer Elementzusammensetzung untersucht.
Bislang wurden ca. 25 Verfahren für die Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammasche beschrieben. Diese Verfahren unterscheiden sich in ihrer Vorgehensweise in nasschemische und thermische Verfahren. Aufgrund der Vielzahl an Verfahren sowie der stetigen Weiterentwicklung und Neuentwicklung von Verfahrenstechniken sollen im Projekt KARAT die vielversprechendsten Verfahren im Rahmen eines Technologiescreenings analysiert und anhand einer Matrix evaluiert werden.
Zu einigen der Phosphorrückgewinnungsverfahren aus Asche fehlt es an detaillierten Kenntnissen über die ablaufenden chemischen Reaktionen. Phosphor findet sich in verschiedenen mineralischen und amorphen Phasen in der Aschematrix wieder. Die Element- und Mineralphasenzusammensetzungen der Klärschlammaschen verschiedener Verbrennungsanlagen unterscheiden sich jedoch deutlich voneinander und haben entscheidenden Einfluss auf die Löslichkeit bei der nasschemischen Phosphorrückgewinnung. Diese Aschen werden mit verschiedenen Säuren eluiert, um das Löslichkeitsverhalten von Haupt- und Begleitelementen sowie die Grenzen und Schwächen der Rücklösung in unterschiedlichen Elutionslösungen und mit verschiedenen Säure-Konzentrationen aufzuzeigen. Zusätzlich wird die zeit- und temperaturabhängige Rücklösung untersucht.
Der Projektpartner, das Institut für Baustoffforschung (IBAC), wird die unterschiedlichen Aschen auf ihre kristallinen Phosphat-Phasen (XRD-Laboruntersuchung) untersuchen, so dass Rückschlüsse von der vorliegenden Phosphorverbindung auf das Löslichkeitsverhalten gezogen werden können.