Vom Phosphorrezyklat zum intelligenten langzeitverfügbaren Düngemittel – Projektstart
Phosphatdünger aus Klärschlammasche herzustellen ist Ziel des vom
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten
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.
Phosphor ist ein elementarer Bestandteil allen Lebens: Menschliche,
tierische und pflanzliche Organismen brauchen Phosphor, um existieren zu
können, er ist Bestandteil der DNA.
In der Landwirtschaft werden großflächig phosphathaltige Düngemittel
eingesetzt, um die Erträge sichern und steigern zu können. Rund 90 Prozent
des heute abgebauten Phosphats werden zu Düngemitteln verarbeitet und
landen so auf unseren Äckern. 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 den Firmen Fritzmeier
Umwelttechnik GmbH und ICL Fertilizers Deutschland GmbH einen Phosphat-
Recyclingdünger aus Klärschlammasche. Basis ist das von der Firma
Fritzmeier entwickelte P-Bac-Verfahren, das nun in den industriellen
Maßstab aufskaliert werden soll.
Bakterien als effiziente Helfer bei der Phosphorrückgewinnung
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 nun 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 nun mit Hilfe eines von der Firma ICL
Fertilizers Deutschland GmbH 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 Projektpartner
Die Firma Fritzmeier Umwelttechnik GmbH unterstützt das Forschungsprojekt
nicht nur durch das von ihnen entwickelte P-Bac-Verfahren, sondern
begleitet das gesamte Vorhaben mit seiner Expertise im Bereich
Bioleaching. Mit der ICL Fertilizers Deutschland GmbH ist ein führender
Hersteller aus dem Bereich der Düngemittelindustrie als kompetenter
Projektpartner gewonnen worden. Er verfügt über das nötige Know-how auf
dem Gebiet der Düngemittelherstellung und -vermarktung. Die Fraunhofer-
Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des
Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC ist neben der
Projektkoordination zuständig für die Verwertung der aus den Prozessen
entstehenden Reststoffe. Als assoziierter Partner ist die Münchner
Stadtentwässerung beteiligt. Sie liefert die Klärschlammasche für das
Forschungsprojekt.
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.
Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.isc.fraunhofer.de
http://www.iwks.fraunhofer.de
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