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Forscherteams im Südwesten wollen Phosphor aus Klärschlamm holen

Alle Lebewesen brauchen Phosphor. Zu gut 80 Prozent kommt er in Westeuropa als Düngemittel zum Einsatz. Doch die Vorräte sind knapp. Allerdings kann das Element wiederverwertet werden. Forscherteams in Baden-Württemberg zapfen zum Phosphor-Recycling Klärschlamm an.

Ein Mitarbeiter hält in der Kläranlage des Abwasserzweckverbandes "Raum Offenburg" bei Griesheim (Baden-Württemberg) Magnesium-Ammonium-Phosphat in der Hand. FOTO: DPA
Ein Mitarbeiter hält in der Kläranlage des Abwasserzweckverbandes "Raum Offenburg" bei Griesheim (Baden-Württemberg) Magnesium-Ammonium-Phosphat in der Hand. FOTO: dpa
Stuttgart/Karlsruhe (dpa/lsw) - Teuer, gefragt und rar: Um einem drohenden Phosphormangel entgegenzuwirken, arbeiten derzeit mehrere Forscherteams im Südwesten an neuen Verfahren zur Rückgewinnung aus Klärschlamm und Abwasser. Das soll vor allem der Landwirtschaft zugutekommen, die einen Großteil des Phosphorbestands zum Düngen braucht. »Phosphor ist einer der Hauptnährstoffe neben Stickstoff und Kali«, erklärt Marco Eberle, Fachreferent beim Landesbauernverband Baden-Württemberg. »Wir sind froh über alle Quellen, die angezapft werden können.« Denn das natürliche Vorkommen reicht je nach Schätzung nur noch einige Jahrzehnte bis wenige hundert Jahre.

Gleichzeitig steigt der Absatz des von allen Lebewesen benötigten Phosphors. Laut Situationsbericht des Deutschen Bauernverbands stieg der Absatz von Mineraldüngern in Deutschland in der Saison 2010/2011 im Vergleich zur Vorperiode um 13 Prozent auf 4,79 Millionen Tonnen. Mit einem Plus von 22 Prozent habe sich der Absatz von Phosphatdüngern überdurchschnittlich erhöht.

Für eine intensiv bewirtschaftete Grünfläche braucht ein Bauer laut Eberle 90 bis 100 Kilogramm Phosphor pro Hektar im Jahr. Bei Kartoffeln seien es je nach Bodenbeschaffenheit jährlich rund 95 Kilogramm pro Hektar, bei Raps etwa 70 Kilogramm je Hektar und Jahr. Nach Angaben des Bundesagrarministeriums kostete eine Tonne reine Phosphorsäure 2009/2010 im Schnitt 940 Euro. »Das Angebot müsste auf jeden Fall größer werden«, meint Eberle.

Das Phosphor im Klärschlamm könnte dabei helfen. Wegen Krankheitserregern, Schwermetallen und im Schnitt mehr als 100 000 Chemikalien sollen Klärschlämme in Baden-Württemberg nicht wie früher üblich direkt auf den Feldern zum Düngen ausgebracht werden. Das Umweltministerium empfiehlt die Verbrennung. Rund 247 000 Tonnen Klärschlamm wurden nach jüngsten Zahlen der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz im Jahr 2010 entsorgt.

Am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stuttgart, am Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart und am Kompetenzzentrum für Materialfeuchte (CMM) am Karlsruher Institut für Technologie entwicklen Wissenschaftler Anlagen, mit denen Phosphor aus Klärschlamm und Abwässern zurückgewonnen werden kann.

In den kommenden Wochen will das Fraunhofer-Team um Jennifer Bilbao eine Pilotanlage testen. Bei ihrem Verfahren wird mit der sogenannten Elektrolyse Magnesium-Ammonium-Phosphat, genannt Struvit, hergestellt. Das Struvit kann direkt als Dünger eingesetzt werden. »Wir brauchen keine Salze oder Lauge zugeben«, betont Bilbao.

Anders ist es beim ISWA-Projekt, das seit 2011 in Offenburg probeläuft. Die Forscher der Uni Stuttgart mischen Schwefelsäure und später Natronlauge bei, um Struvit zu gewinnen. Bedenken wegen der Chemikalien brauchten Verbraucher nicht haben, sagt Casten Meyer: »Das neutralisiert sich.« Die Pilotanlage mit einem Volumen von zwölf Kubikmetern könne jeden Tag rund 50 Kilogramm Struvit produzieren.

Einen dritten Weg - Kristallisation mit Hilfe eines mineralischen Substrats - haben die Wissenschaftler vom CMM gewählt. Laut Rainer Schuhmann ist der Wirkungsgrad bei den Stuttgarter Projekten aber höher. Von zwei Gramm Phosphor, die pro Einwohner im Schnitt im Abwasser seien, hole er 0,6 Gramm heraus. Bei den beiden anderen Verfahren liegt der Anteil in den Testanlagen deutlich höher.

Da Kläranlagen unterschiedlich funktionierten und jeweils angepasste Verfahren brauchten, sieht Meyer keine Konkurrenz zwischen den Projekten. Wenn die Tests mit den Pilotanlagen ausgewertet sind, wollen alle Teams in die Serienproduktion gehen.

Aus Sicht der Abwasserwirtschaft rentiert sich der flächendeckende Einsatz im Moment noch nicht. »Die Verfahren müssen einfacher werden«, sagt etwa der Abteilungsleiter Klärwerke und Kanalbetrieb bei den Stuttgart Stadtwerken, Hartmut Klein. Zudem müsse eine für den Gebührenzahler tragbare Lösung gefunden werden. »Und außerdem ist für uns vorrangig, die Abwasser zu reinigen.«


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