Phosphorrecycling
Für eine nachhaltige Zukunft ist es notwendig die vorhanden Ressourcen effizient zu nutzen. Wir forschen deshalb intensiv an Möglichkeiten bisherige Abfallprodukte der Kreislaufwirtschaft zuzuführen. Ein Schwerpunkt hierbei ist aktuell die Nutzung von Klärschlammaschen als Dünger. Vor allem der darin enthaltene Phosphor ist ein wertvoller Rohstoff der essentiell für das Wachstum von Pflanzen ist und auf absehbare Zeit immer knapper wird. Zusätzlich liegt der Fokus auf der Entfernung von enthaltenen Schwermetallen, die durch verschiedenste Verfahren reduziert werden sollen.
Instrumentelle Ausstattung
Für die Forschungsprojekte ist vor allem die Messung von Phosphor, weiteren Pflanzennährstoffen und Schwermetallen relevant. Hierfür benutzen wir folgende Methoden:
- ICP-OES - Induktiv gekoppeltes Plasma – optische Emissionssprektroskopie
- Messung einer Vielzahl an Elementen in wässrigen Lösungen wie Phosphor, Schwefel oder Metalle aller Art
- ICP-MS - Induktiv gekoppeltes Plasma – Massenspektrometrie
- Spurenanalytik einer Vielzahl an Elementen. Vor allem Schwermetalle werden hiermit erfasst.
- WD-RFA - Röntgenfluoreszensanalyse
- Messung einer Vielzahl an Elementen in Feststoffproben.
Typisches Untersuchungsmaterial
- Klärschlammaschen
- Flugasche
- Biomasseasche
- potentielle Materialien die sich zu Dünger verarbeiten lassen können
Beispielprojekte
Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektträger/in
Projektträger Karlsruhe
Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Frank Hauser
Partner/innen
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH, Markranstädt
pontes pabuli GmbH, Leipzig
Carbotechnik GmbH, Geretsried
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme lKTS, Dresden
Lufttechnik Crimmitschau GmbH, Crimmitschau
Laufzeit
Jul 2020 - Jun 2023
Kurzfassung
Teilprojekt MFPA : Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1
In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten. lm Teilprojekt der MFPA steht die laborative Entwicklung und Untersuchung von Teilprozessschritten des P-Verwertungsverfahrens im Vordergrund. Ziel dabei ist, eine Basis für die Konzeption und den anschließenden Betrieb der Versuchsanlage zu legen. Durch umfangreiche Laboruntersuchungen soll eine Parametermatrix entwickelt werden, die für unterschiedliche Einsatzstoffe und Rezepturen kausale Zusammenhänge der Einflussgrößen auf den Prozess bzw. die Produktqualität und entsprechend die erforderliche Prozessführung aufzeigt.
Weiterhin steht für die MFPA im Teilprojekt die Evaluierung und analytische Untersuchung von Einsatz-, Zwischen- und Endprodukten sowie der Reaktionsabläufe als Aufgabe. Ziel ist dabei die analytische Begleitung der Entwicklung des P-Verwertungsverfahren und die wissenschaftlich-technische Bewertung der Analysen.
Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderprogramm "Innovative regionale Wachstumskerne"
Projektträger/in
Projektträger Jülich
Projektleiter/in
Dr.-Ing. Marie-Christin Langenhorst
Partner/innen
Laufzeit
Apr 2019 - Mär 2022
Kurzfassung
Durch intensive Landwirtschaft und zunehmende Urbanisierung entstehen weltweit erhebliche Mengen an organischen Reststoffen. Bisher sind diese Reststoffmengen, besonders wenn sie lokal konzentriert auftreten, eine Belastung und mit hohem Aufwand, hohen Kosten und Umweltrisiken verbunden. Ziel des Bündnisses ist die Entwicklung und Verwertung technologischer Lösungen und geschlos-sener Technologie- und Wertschöpfungsketten vom organischen Reststoff bis zum Produkt. Die MFPA wird VP4 schwerpunktmäßig die materialseitige Entwicklungsarbeit leisten. Es sind Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte eingehend zu charakterisieren und zu bewerten, Rezepturen für unterschiedliche Düngerzusammensetzungen zu entwickeln und Möglichkeiten zur elementspezifischen Schwermetallabtrennung zu erarbeiten.
Fördermittelgeber/in
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Projektträger/in
Projektleiter/in
M. Eng. Aletta Böcker
Partner/innen
pontes pabuli GmbH, Leipzig
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH (VKD), Markranstädt
Laufzeit
Apr 2021 - Mär 2022
Kurzfassung
Phosphor (P) spielt bei der Nährstoffversorgung der Pflanzen eine lebensnotwendige Rolle. Es sind bereits verschiedene P-Rückgewinnungsverfahren aus Klärschlamm und Klärschlammaschen bekannt, die solche nährstoffhaltigen Reststoffe in Düngemittel oder deren Vorprodukte überführen. Allerdings wird sowohl bei konventionellen, als auch bei Recycling Düngern ein Großteil des zu-geführten Phosphors nicht von der Pflanze aufgenommen.
Im Zuge dieses Projektes soll die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors durch den „Einbau“ organischer Säuren als Lösungsmatrix und Resorptions-Katalysatoren (Huminsäuren) in die Düngermatrix deutlich verbessert werden. Ziel ist eine um mindestens 20-30 % höhere Effizienz bei der P-Nährstoffaufnahme als bei konventionellen Düngern.
