PriL: Neues Forschungsprojekt recycelt Phosphatdünger aus Klärschlammasche

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Düngersäcke (Foto: alzi_800 / Pixabay)

Würzburg — Die Herstellung von Phosphatdünger aus Klärschlammasche ist Ziel des Forschungsprojektes PriL. Dabei wird auf der Basis des biochemischen P-bac-Verfahrens rückgewonnene Phosphat zu einem marktfähigen Düngemittel weiterentwickelt. Ein besonderes Augenmerk liegt zudem auf der Wiederverwertbarkeit der im Verfahren entstehenden Reststoffe. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert.

Rund 90 Prozent des heute abgebauten Phosphats werden zu Düngemitteln verarbeitet und landen so in der Landwirtschaft. Das ist aus mehreren Gründen problematisch: Zum einen sind 75 Prozent der Phosphatreserven in Marokko und der Westlichen Sahara konzentriert. Die geopolitische Abhängigkeit ist also groß. Zum anderen sind Phosphaterze in zunehmendem Maße mit Schwermetallen (Cadmium und Uran) belastet. Recyceltes Phosphat hingegen ist im Vergleich zum Primärrohstoff weitaus weniger mit Schadstoffen angereichert. Anstatt Phosphat abzubauen, ist es also ökologisch und ökonomisch sinnvoll, Phosphat in großem Maße rückzugewinnen und es dem Kreislauf wieder zuzuführen, zum Beispiel in Form von Düngemitteln.

Hier setzt das Forschungsprojekt PRiL „Phosphorrückgewinnung und Entwicklung intelligenter Langzeitdünger“ an. Unter der Leitung der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS entwickeln die Forscher zusammen mit der Fritzmeier Umwelttechnik GmbH und der ICL Fertilizers Deutschland GmbH einen Phosphat-Recyclingdünger aus Klärschlammasche. Basis ist das von Fritzmeier entwickelte P-Bac-Verfahren, das nun in den industriellen Maßstab aufskaliert werden soll.

Bioleaching mit Bakteriennutzung

Die Besonderheit des P-Bac-Verfahrens liegt in der Nutzung von Bakterien, mit denen Phosphor aus Klärschlammasche rückgewonnen werden kann. Bei dem sogenannten Bioleaching wird die Klärschlammasche sauer ausgelaugt, sodass eine phosphathaltige Lösung entsteht. Die Mikroorganismen übernehmen hierbei die Herstellung der für die Laugung der Asche nötigen Schwefelsäure. Bakterien der Gattung Acidithiobacillus nutzen elementaren Schwefel, um daraus durch Oxidation ihre Energie zu gewinnen. Diesen auch in der Natur ablaufenden Prozess macht man sich seit Jahren bei der Gewinnung von Gold, Kupfer, Zink oder Uran zunutze. Der P-Bac-Prozess bringt das Bioleaching erstmals bei der Rückgewinnung von Phosphat zur Anwendung. Nach dem Prozess des Auslaugens kann in einem zweiten Schritt der in den Bakterien gespeicherte Phosphat aus der Lösung rückgewonnen werden. Durch den Einsatz der Bakterien reduziert sich die Verwendung von Chemikalien in der Recyclingphase auf ein Minimum.

Vom Rezyklat zum Düngemittel

In einem dritten Schritt wird mit Hilfe eines von ICL Fertilizers Deutschland optimierten physikalisch-chemischen Verfahrens aus dem Phosphorrezyklat ein für die Landwirtschaft effizientes und breit einsetzbares Düngemittel hergestellt. Die Düngewirksamkeit des Rückgewinnungsproduktes konnte bereits in vorangegangenen Untersuchungen belegt werden. Nun soll das Verfahren in den Industriemaßstab überführt werden. Dabei wird unter Beachtung des Düngemittelrechts ein besonderes Augenmerk auf die chemischen sowie physikalischen Eigenschaften des Düngemittels gelegt. Die Wiederverwendung der aus dem Prozess entstehenden Reststoffe gilt es dabei zu gewährleisten. Ziel ist, nicht nur ökologisch unbedenkliche Entsorgungsmöglichkeiten für die gelaugte Asche und die abgetrennten Schwermetalle zu finden, sondern aus den Reststoffen so weit wie möglich marktfähige Produkte zu entwickeln.

Die Projektlaufzeit von PRiL beträgt 30 Monate. Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgt über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC