Phosphor ist ein Grundbaustein des Lebens. Als Rohstoff wird es vor allem in der Chemie eingesetzt – ebenso als Düngemittel. Doch die Ressourcen schwinden. Ein neues Verfahren zur Phosphor-Gewinnung könnte Abhilfe schaffen. Doch die Sache hat einen Haken.

Ist Phosphor sexy? Äh, nein. Ist es lebenswichtig? Schon eher. Phosphor ist neben Stickstoff die wichtigste Grundlage für Pflanzenwachstum. Ein wertvoller Mineralstoff, der bislang nicht synthetisch hergestellt werden kann. Er wird hauptsächlich aus dem Gestein Phosphorit gewonnen, doch niemand weiß, wie lange diese Resource vorhält. Besorgte Schätzungen sprechen von 50 – 100 Jahren. Also gilt es, die bestehenden Vorkommen zu erhalten – und zu recyclen. Die chemische Fabrik Budenheim hat dazu ein neues Verfahren entwickelt.

Phosphor im Klärschlamm kann recyclet werden – oder verbrannt

Keine Chemie, nur Kohlensäure: Das Phosphat soll schonend aus dem Klärschlamm gelöst werden. Denn Klärschlamm ist inzwischen wertvoller Träger des seltenen Stoffs geworden.

„What comes in must come out“, weiß der Volksmund, und tatsächlich: Menschen und Tiere nehmen nicht nur Phosphor auf, sondern scheiden ihn auch wieder aus. In der Kläranlage wird das Phosphor zwar gelöst, bleibt aber dann im Klärschlamm. Und geht im schlimmsten Fall verloren: In den zwei Millionen Tonnen Klärschlamm-Trockenmasse in Deutschland sind zwar fast 70.000 Tonnen Phosphor enthalten. Doch nicht einmal die Hälfte davon bleibt dem Umweltkreislauf erhalten.

statistic_id161844_verbrauch-von-phosphatduenger-in-der-landwirtschaft-in-deutschland-bis-201445 Prozent des Klärschlamms wird als Dünger weiterverwendet, der Rest wird verbrannt. Zwar hat sich das Bewusstsein gewandelt. Seit Jahrtausendbeginn geht der Gebrauch von Phosphatdünger tendenziell zurück (siehe Grafik), dennoch: „Das können wir uns nicht mehr leisten“, sagt Dr. Heinrich Bottermann, Generalsekretär der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (BDU). Findet auch die Bundesregierung: „Wir werden die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken beenden und Phosphor und andere Nährstoffe zurückgewinnen“, schreiben die Parteien im Koalitionsvertrag.

Besonders im Fokus: „Kommunale Klärschlämme“. In den kommenden zehn Jahren sollen diese Klärschlämme als „sekundäre Phosphorquelle“ ausgebeutet werden. „Aus Scheiße Gold machen“ im Wortsinne. Phosphat-Recycling ist also durchaus politisch gewollt – auch im Rahmen einer europäischen Phosphorstrategie. Deutschland solle eine „Vorreiterrolle“ einnehmen, so die Maßgabe eines Bundesratsbeschlusses von 2013. Von 2005 bis 2011 untersuchten Umwelt- und Forschungsministerium Chancen und Möglichkeiten des Phosphor-Recylings.

Neue Recycling-Verfahren könnten die Umwelt entlasten

Die Forschungen der Chemischen Fabrik Budenheim wurden ebenfalls unterstützt: Die Bundes­stiftung Umwelt (BDU) half mit Geld und Know-How, die Europäische Union gab Geld im Rahmen eines EFRE-Förderprojekts dazu.

Phosphat-Recycling_Versuchsanlage bei Budenheim_Extraktionsbehälter__Foto K.Schwarz,Budenheim

Die Ähnlichkeit mit einem Wassersprudler ist kein Zufall.

Denn die Idee des Phosphat-Recyclings der Budenheimer ist bestechend einfach. Was, wenn man den Klärschlamm mechanisch reinigen könnte, ganz einfach, ohne Chemie? Die Entwickler besannen sich eines einfachen Systems, bei dem Kohlensäure unter Druck zugeführt wird: Der Wassersprudler. Sie begannen erste Experimente – mit einem haushaltsüblichen Soda-Streams. Und tatsächlich: Unter Druck setzt sich der Schlamm ab.

Das funktioniert auch im Großen: Bei einem Druck von etwa zehn bar sinkt der PH-Wert, ein Teil der an die Klärschlammmatrix gebundenen Phosphate geht in Lösung. Nun müssen nur noch die Klärschlammpartikel von der flüssigen Phase getrennt werden. Das geschieht üblicherweise mit einer Zentrifuge: Das Schlammwasser wird nun weitergeleitet, der entwässerte Klärschlamm kann weiterverwendet werden. In einem letzten Schritt, der sogenannten Fällung, werden die gelösten Phosphate ausgefällt. Die nun entstandenen Calciumphosphate können nun getrocknet und granuliert werden. So entsteht Dünger in Reinform.

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Das Verfahren zum Phosphat-Recycling in der schematischen Darstellung

Noch lässt sich nicht zuverlässig sagen, wie effizient das Verfahren ist

Trotz aller Euphorie: Noch befindet sich das Verfahren zum Phosphat-Recycling in der Testphase. Niemand weiß, wie ein Wassersprudler reagiert, der statt eines Liters eine Tonne Schlamm im Dauerbetrieb klären soll. Zwar wurden in der chemischen Fabrik Budenheim und beim Fraunhofer Institut in Pfinztal zwei Versuchsanlagen eingerichtet, dennoch: Klarheit schafft erst der Praxistest.

Noch in diesem Jahr soll in Mainz-Mombach eine Pilotanlage entstehen. Dort wollen die Betreiber zunächst Kubikmeter Faulschlamm pro Stunde reinigen. Das wäre allerdings eher ein Tropfen auf den heißen Stein: Selbst bei maximaler Auslastung könnten allenfalls zehn Prozent des anfallenden Klärschlamms gereinigt werden.

Weltweit wurden 2012 etwa 210 Millionen Tonnen Rohphosphat zum Herstellen von Phosphor für die chemische Industrie gefördert. Der größte Anteil wird mit über 80 Prozent für die Produktion von Düngemitteln verwendet. Gut ein Drittel dieses Phosphat-Düngers, fast 60 Millionen Tonnen, wird in China produziert – mit zum Teil fatalen Folgen. Denn als Nebenprodukt fällt Phosphatgips an, der oft von Fluorid und Schwermetallen verunreinigt ist. In China stehen bis zu 20 Meter hohe Halden in unmittelbarer Nähe zu Wohngebieten, dokumentiert Greenpeace.

Die Gefahr: ausgewaschene Schadstoffe belasten Gewässer und Umwelt. Zahlreiche Proben bestätigen den Verdacht: Greenpeace fand Arsen, Cadmium, Chrom und Quecksilber – in gesundheitsschädlicher Konzentration. Eine Studie warnt vor den Folgen.