Die Anlage zur Phosphor-Rückgewinnung steckt in zwei grauen Containern auf dem Gelände des Forschungs-Klärwerkes der Universität Stuttgart. Im ersten steht ein etwa ein Kubikmeter großer Behälter, der durch Schläuche und Pumpen mit kleineren Behältern verbunden ist. Seit drei Jahren arbeiten Wissenschaftler der Universität Stuttgart gemeinsam mit einem Ingenieurbüro daran, Phosphor aus Klärschlamm zurück zu gewinnen. Diplom-Ingenieur Alexander Weidelener vom Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft erklärt:
"Das Ausgangsprodukt, mit dem wir die Anlage beschicken, ist ausgefaulter Klärschlamm, so wie er landauf, landab in kommunalen Kläranlagen anfällt. Und das Endprodukt, das wir gerne haben möchten und auch hier produzieren, ist Magnesium-Amonium-Phosphat. Dieses Magnesium-Amonium-Phosphat ist ein sehr guter Dünger, der aber leider noch nicht als Dünger nach der Düngemittelverordnung zugelassen ist."
Die für die Zulassung nötigen Versuche führt zurzeit die Universität Göttingen durch. Dass man die düngende Stoffe Phosphor und Stickstoff zurück zu gewinnen versucht, statt den Klärschlamm einfach direkt auf die Felder zu verteilen, liegt daran, dass er zu viel Schwermetalle enthält. An diese Metalle ist auch der Phosphor gebunden. Weidelener:
"Diese Metall-Phosphat-Bindung müssen wir rückgängig machen, das heißt wir müssen den Phosphor wieder in Lösung bringen. Und das tun wir hier mit der Anlage, indem wir Schwefelsäure hinzu geben. – So, dann haben wir eine phosphorangereicherte flüssige Phase und einen phosphorabgereicherten Feststoff."
Flüssiges und Festes werden mit Filtern in einer Presse voneinander getrennt. Die steht hinten im Container. In der flüssige Phase liegen jetzt neben dem Phosphor immer noch die Schwermetalle vor. Die kann man in der sauren Lösung mit niedrigem pH-Wert durch einen chemischen Trick abtrennen. Weidelener:
"Die Besonderheit unseres Prozesses ist, dass wir noch bei pH 2 ein Komplexierungsmittel zugeben, das diese ebenfalls gelösten Metalle von weiteren Reaktionen ausschließt."
Die Metalle werden sozusagen chemisch "kalt gestellt", indem man ein Salz der Zitronensäure zufügt, das den Vorteil hat, die Umwelt nicht zu belasten. Es bindet die Metallionen. Weil die Metalle sich nun nicht wieder mit dem Phosphat verbinden können, kann man im nächsten Schritt den pH-Wert mit Natronlauge auf 8 erhöhen. Die Klärschlamm-Bestandteile Ammonium, also die Stickstoffquelle und Phosphat verbinden sich zum Dünger, wenn man Magnesium zugibt. Weidelener:
"Wir benutzen hier Magnesiumchlorit. Und sobald man dieses Magnesiumchlorit dann zugibt, setzt die Fällungsreaktion spontan ein und es bildet sich ein weißer Niederschlag, das Magnesium-Ammonium-Phosphat, was wir so gerne haben wollen."
Der Niederschlag aus den MAP abgekürzten Stoffen sammelt sich unten in einem trichterförmigen Absetzbecken im zweiten Container, wird dann getrocknet und gemahlen. Alexander Weidelener schraubt dort einen Plastikbehälter auf:
"In diesem Gefäß hier die Ausbeute von einem Versuch jetzt getrocknet. Das sind ungefähr fünf Kilogramm MAP. Zur Herstellung dieser fünf Kilogramm MAP haben wir circa 700 Liter ausgefaulten Klärschlamm eingesetzt. Diese Menge von fünf Kilogramm MAP, die reicht so für circa 300 bis 400 Quadratmeter Fläche. Man kann sich also vorstellen, dass man mit dieser Menge hier den Garten eines üblichen Einfamilienhauses ein Jahr lang düngen könnte."
Der Schwermetall-Restanteil entspricht dem von Handelsdünger. MAP riecht auch nicht mehr nach Klärschlamm, eher nach Guano. Das Verfahren ist deshalb interessant, weil die deutschen Kläranlagen auf diese Weise bis zu 60000 Tonnen Phosphor jährlich erzeugen könnten, also fast ein Drittel des landwirtschaftlichen Verbrauches.
"Das Ausgangsprodukt, mit dem wir die Anlage beschicken, ist ausgefaulter Klärschlamm, so wie er landauf, landab in kommunalen Kläranlagen anfällt. Und das Endprodukt, das wir gerne haben möchten und auch hier produzieren, ist Magnesium-Amonium-Phosphat. Dieses Magnesium-Amonium-Phosphat ist ein sehr guter Dünger, der aber leider noch nicht als Dünger nach der Düngemittelverordnung zugelassen ist."
Die für die Zulassung nötigen Versuche führt zurzeit die Universität Göttingen durch. Dass man die düngende Stoffe Phosphor und Stickstoff zurück zu gewinnen versucht, statt den Klärschlamm einfach direkt auf die Felder zu verteilen, liegt daran, dass er zu viel Schwermetalle enthält. An diese Metalle ist auch der Phosphor gebunden. Weidelener:
"Diese Metall-Phosphat-Bindung müssen wir rückgängig machen, das heißt wir müssen den Phosphor wieder in Lösung bringen. Und das tun wir hier mit der Anlage, indem wir Schwefelsäure hinzu geben. – So, dann haben wir eine phosphorangereicherte flüssige Phase und einen phosphorabgereicherten Feststoff."
Flüssiges und Festes werden mit Filtern in einer Presse voneinander getrennt. Die steht hinten im Container. In der flüssige Phase liegen jetzt neben dem Phosphor immer noch die Schwermetalle vor. Die kann man in der sauren Lösung mit niedrigem pH-Wert durch einen chemischen Trick abtrennen. Weidelener:
"Die Besonderheit unseres Prozesses ist, dass wir noch bei pH 2 ein Komplexierungsmittel zugeben, das diese ebenfalls gelösten Metalle von weiteren Reaktionen ausschließt."
Die Metalle werden sozusagen chemisch "kalt gestellt", indem man ein Salz der Zitronensäure zufügt, das den Vorteil hat, die Umwelt nicht zu belasten. Es bindet die Metallionen. Weil die Metalle sich nun nicht wieder mit dem Phosphat verbinden können, kann man im nächsten Schritt den pH-Wert mit Natronlauge auf 8 erhöhen. Die Klärschlamm-Bestandteile Ammonium, also die Stickstoffquelle und Phosphat verbinden sich zum Dünger, wenn man Magnesium zugibt. Weidelener:
"Wir benutzen hier Magnesiumchlorit. Und sobald man dieses Magnesiumchlorit dann zugibt, setzt die Fällungsreaktion spontan ein und es bildet sich ein weißer Niederschlag, das Magnesium-Ammonium-Phosphat, was wir so gerne haben wollen."
Der Niederschlag aus den MAP abgekürzten Stoffen sammelt sich unten in einem trichterförmigen Absetzbecken im zweiten Container, wird dann getrocknet und gemahlen. Alexander Weidelener schraubt dort einen Plastikbehälter auf:
"In diesem Gefäß hier die Ausbeute von einem Versuch jetzt getrocknet. Das sind ungefähr fünf Kilogramm MAP. Zur Herstellung dieser fünf Kilogramm MAP haben wir circa 700 Liter ausgefaulten Klärschlamm eingesetzt. Diese Menge von fünf Kilogramm MAP, die reicht so für circa 300 bis 400 Quadratmeter Fläche. Man kann sich also vorstellen, dass man mit dieser Menge hier den Garten eines üblichen Einfamilienhauses ein Jahr lang düngen könnte."
Der Schwermetall-Restanteil entspricht dem von Handelsdünger. MAP riecht auch nicht mehr nach Klärschlamm, eher nach Guano. Das Verfahren ist deshalb interessant, weil die deutschen Kläranlagen auf diese Weise bis zu 60000 Tonnen Phosphor jährlich erzeugen könnten, also fast ein Drittel des landwirtschaftlichen Verbrauches.