Kreislaufwirtschaft : Nachhaltigkeit durch Phosphorrecycling

Phosphat (Salze von Phosphor) ist ein lebensnotwendiger, nicht ersetzbarer Rohstoff: Als Hauptbestandteil der Düngemittel sorgt er bei einer weiter steigenden Weltbevölkerung für ein zentrales Basiselement der Lebensmittelgewinnung und -versorgung und bildet damit eine zentrale Chemikalie für eine nachhaltige Wirtschaft der Zukunft. Zudem kommt er in der Industrie vielseitig zum Einsatz. Jedoch ist der Abbau von Phosphat endlich. Bei steigender Nachfrage durch eine zunehmende Weltbevölkerung verringert sich der Anfang des 21. Jahrhundert geschätzte abbaubare Vorrat an Phosphat von bis zu 100 Jahren deutlich.

Die Bundesrepublik Deutschland fordert mit der 2017 implementierten Novellierung der Abfallklärschlammverordnung sowie der Düngeverordnung, dass ab 2029 Phosphor aus Klärschlamm recycelt und in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt wird. Gleichzeitig wird die herkömmliche Klärschlammverwertung in der Landwirtschaft deutlich eingeschränkt, um eine Verringerung der teilweise in vielen Regionen Deutschlands viel zu hohen Nitratwerte im Grundwasser, dem Eintrag von organischen Schadstoffen, Schwermetallen und Mikroplastik in den Boden zu erreichen. Als zentrales Element sieht die Gesetzeslage erstmals umfassende Vorgaben zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlämmen und Klärschlammverbrennungsaschen vor.

Vor diesem Hintergrund geht das Gesetz in die richtige Richtung. Allerdings muss die Umsetzung des Phosphorrecyclings dann auch entsprechend kontrolliert und in den Ausschreibungen gelebt werden. Nimmt man Phosphor-Recycling ernst, dürften ab sofort beispielsweise keine Monoklärschlammverbrennungsanlagen ohne nachgelagertes Phosphor-Recycling mehr genehmigt werden. Hier könnten seitens der Ministerien klare Vorgaben an die Mittelbehörden helfen, das Gesetz schneller und zielgenauer umzusetzen.

Recycling als Lösung – Auftragsvergabe berücksichtigen

Da Klärschlamm in substanziellen Mengen den Rohstoff Phosphor enthält, bietet dieser großes Recycling-Potenzial. Denn Phosphor wird in Deutschland zu 100 Prozent importiert und unter umweltschädlichen sowie politisch instabilen Bedingungen abgebaut. Deshalb steht Phosphor auch seit 2017 auf der Liste kritischer Rohstoffe der Europäischen Union.

Mit der Gewinnung von Phosphor verbunden sind lange Transportwege und erhebliche CO2-Belastungen, da in hohem Maße Schadstoffe – insbesondere Schwermetalle und auch Uran – freigesetzt und mit den Produkten global transportiert werden. Nicht zuletzt aus Ressourcen-, Umwelt- und Klimaschutzgründen ist das Recycling von Phosphor deshalb ein notwendiger Schritt.

Um die Wege für das Recycling der lebenswichtigen Ressource Phosphat möglichst zügig zu ebnen, besteht allerdings auch die Notwendigkeit, Phosphorrecycling bei der Vergabe von (öffentlichen) Aufträgen für die Klärschlammverwertung mit zu berücksichtigen.

Die genannten gesetzlichen Vorgaben und die Notwendigkeit der Rückgewinnung führen bereits jetzt zu Veränderungen im Entsorgungsmarkt. Bestehende und zukünftige – zum Beispiel durch die Stilllegung von Kohlekraftwerken entstehende – Kapazitätsengpässe bei thermischen Verwertungsoptionen speziell für Klärschlamm müssen durch den Aufbau neuer Kapazitäten ausgeglichen werden. Hier stellt sich insbesondere die Frage, welche Technik zukünftig anzuwenden ist und wie das Ziel des Gesetzgebers, Rohstoffe zurückzugewinnen, möglichst hochwertig erreicht werden kann.

Kreislaufführung senkt die Kosten

Phosphorrecycling impliziert einen technisch möglichen und wirtschaftlich effektiven Verwertungsweg für Klärschlamm gemäß der Abfallklärschlammverordnung und ist damit einer ausschließlichen thermischen Nutzung vorzuziehen.

Durch Recycling von Phosphor aus Klärschlamm lassen sich mehrere Ziele für Umwelt und Wirtschaft erreichen: Durch die Produktion hochreiner Phosphorsäure lässt sich eine zentrale Grundchemikalie beispielsweise in der Düngemittel- und Futtermittel-Industrie oder als Korrosionsschutzmittel (rück-)gewinnen und damit ein vollwertiger Ersatz für umwelt- und klimaschädliche Phosphorimporte generieren.

Neben Phosphorsäure können zudem weitere Sekundärrohstoffe wie Gips und Metallsalze (Eisen, Aluminium) zurückgewonnen werden. Diese Wertstoffe finden ihre Verwendung in der Baustoffindustrie (Gips) sowie als Fällmittel auf Kläranlagen (Metallsalze). Der am Ende des Verfahrens überbleibende Ascherest dient als Zuschlagsstoff in der Baustoffindustrie.

Die Grundidee eines hochwertigen Recycling-Verfahrens liegt darin, dass mit der gewonnenen Phosphorsäure durch Kreislaufführung wieder neue Asche behandelt werden kann. Da keine neue konventionell hergestellte Phosphorsäure zum Auflösen benötigt wird, trägt dies erheblich zur Wirtschaftlichkeit der Anlage bei und wirkt damit stabilisierend auf die in den Kommunen von den Bürgern zu entrichtenden Entsorgungsgebühren.

Beispiel echter Kreislaufwirtschaft mit fast zwei Drittel CO2-Einsparung

Während einfache Klärschlammverbrennungsanlagen lediglich den Klärschlamm thermisch behandeln und so zunächst nur eine phosphorhaltige Asche erzeugen, wird durch nachhaltiges Phosphorrecycling hochreine Phosphorsäure als vielseitig verwendbarer Sekundär-Rohstoff direkt zurückgewonnen. Zudem lassen sich durch das Schließen mehrerer Stoffkreisläufe und die Produktion hochwertiger Sekundärrohstoffe durch eine Phosphorrecycling-Anlage gegenüber konventionellen Verfahren bis zu 60 Prozent der CO2-Emissionen einsparen.

Würde es gelingen, 100 Prozent des Phosphors aus den in Deutschland jährlich anfallenden Klärschlämmen zu recyceln, entspräche dies einem CO2-Fußabdruck von 27 Millionen Bäumen, wobei als Faustregel gilt, dass etwa 80 Laubbäume gepflanzt werden müssten, um jährlich eine Tonne CO2 zu kompensieren.

Die Rückgewinnung einer lebens- und wirtschaftsnotwendigen Ressource wird damit möglich und illustriert, dass erfolgreiches Wirtschaften und Umweltschutz keinen Gegensatz bilden, sondern eine bewusste Lösung für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft.

Dr. Oliver Rottmann ist Geschäftsführender Vorstand des Kompetenzzentrums Öffentliche Wirtschaft, Infrastruktur und Daseinsvorsorge an der Universität Leipzig. Dr. Martin Lebek ist Geschäftsführer der Remondis Aqua Industrie GmbH & Co. KG