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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm

Phosphor ist für alle biologischen Prozesse und vor allem als Pflanzennährstoff von essentieller Bedeutung, ist aber auch ein in der Verfügbarkeit begrenzter Rohstoff. So wurde „Phosphatgestein“ von der europäischen Kommission (1)  2014 in die Liste der kritischen Rohstoffe aufgenommen. Da der Abbau von Rohphosphor zudem mit deutlichen Umweltbelastungen verbunden ist, ist die Kreislaufführung eine für Phosphor sinnvolle Methode zur Nutzung von Ressourcen. In Abfällen kommt Phosphor mit relevanten Gehalten zum Beispiel in Klärschlämmen, Bioabfällen, oder auch Tiermehl vor. Nach HÖHNE 2014 werden die Phosphor-Potentiale der relevanten Abfallströme in Hessen wie folgt abgeschätzt:

*1 n.q. = nicht quantifizierbar; für Hessen sind keine Mengenangaben bezüglich tierischer Nebenprodukte vorhanden
* Abfallmengenbilanz  Hessen 2012,, 51 % der hessischen Klärschlämme werden thermisch entsorgt

Die anfallenden Phosphormengen in den Klärschlämmen sind abhängig von den Phosphorkonzentrationen im Abwasser und der Reinigungsleistung in der Kläranlage. Die Jahresablauffrachten aus hessischen Kläranlagen schwanken, konnten aber durch effektive Eliminationsverfahren auf 725 t Pges /a in Jahr 2012 reduziert werden. Perspektivisch ist mit einem Anstieg der Eliminationsleistung zu rechnen. Laut Maßnahmenprogramm hat das Land Hessen das Ziel, alle Wasserkörper in einen guten Zustand zu bringen. Um einen guten ökologischen Zustand in Gewässern zu erreichen, ist die deutliche Reduzierung der Konzentration von Gesamtphosphor und Orthophosphat in allen Wasserkörpern vorgesehen.

Durch eine bodenbezogene Verwertung kann der Phosphoranteil in den Klärschlämmen im Kreislauf genutzt werden. Aus grundsätzlichen Überlegungen aufgrund von Schadstoffbetrachtungen ist der Anteil durch Verbrennung entsorgter Klärschlämme von 30 auf 50% gestiegen. Die Abbildung zeigt die zeitliche Entwicklung der Entsorgungswege hessischer Klärschlämme in den Jahren 2003 bis 2014.

* 2006 und 2009 liegen keine Daten vor, in der Darstellung wurde daher mit Schätzwerten gearbeitet

Von rund 80.000 t verbrannten Klärschlämmen entfällt fast die Hälfte auf die Stadt Frankfurt, die eine eigene Monoverbrennungsanlage betreibt (SEVA). Die Verschärfungen der gesetzlichen Anforderungen durch die Düngemittelverordnung werden zu einem weiteren Anstieg der thermisch zu entsorgenden Klärschlammmengen führen. Damit sind der Schadstoff- und der Nährstoffkreislauf entkoppelt. Um die Ressourcen aus dem Klärschlamm nutzen zu können, ist die Phosphatrückgewinnung dringend geboten.

Diese skizierte Entwicklung wurde von dem vorliegenden Referentenentwurf zur Novellierung der Klärschlammverordnung aufgenommen. Nach einer Übergangszeit (bislang ist der 1. Januar 2025 vorgesehen) wird die Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm oder Klärschlammasche zur Pflicht werden. Von der Pflicht zur Phosphorrückgewinnung ausgenommen sind Betreiber von kleinen Abwasserbehandlungsanlagen der Größenklasse 1 bis 3 verbunden mit einer dauerhaften Unterschreitung eines Phosphorgehaltes von 20 g/kg Trockenmasse im Klärschlamm.

In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl von Verfahren zur P-Rückgewinnung aus dem Abwasser, dem Klärschlamm und der Klärschlammasche entwickelt. In verschiedenen Forschungsverbundvorhaben wurde die ökologische und wirtschaftliche Bewertung der verschiedenen Verfahren vorgenommen. Wesentlich sind dabei die technische Ausgestaltung, die Produkteigenschaften (Pflanzenverfügbarkeit des erzielten Düngers), das Rückgewinnungspotential und die ökologische Bewertung.
Im Herbst 2015 wurde deshalb der Auftrag für ein Gutachten „Phosphorrückgewinnung aus Abwasser, Klärschlamm und Klärschlammasche in Hessen“ an die RWTH Aachen vergeben. Ziel des Gutachtens ist die Identifikation der von der Novellierung der Klärschlammverordnung betroffenen Kläranlagen, sowie die Darstellung möglicher Phosphor-Rückgewinnungsverfahren und mögliche Szenarien zur Umsetzung der Phosphorrückgewinnung in Hessen.


1Europäische Kommission; Pressemitteilung vom 26.05.2014: Große Herausforderung für die Industrie der EU: 20 kritische Rohstoffe