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2 https://www.ebp.ch/en/topics/environment
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Phosphor ist ein unverzichtbares Element, das sowohl für das menschliche Leben als auch für die Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung ist. Es ist ein Schlüsselelement in DNA, Zellen und Knochen sowie ein wesentlicher Nährstoff für das Pflanzenwachstum, weshalb es in der Landwirtschaft intensiv als Düngemittel eingesetzt wird. Trotz seiner Bedeutung geht Phosphor in der Abfallwirtschaft oft verloren, insbesondere durch die Entsorgung von Klärschlamm und anderen phosphorreichen Rückständen aus Kläranlagen und Verwertungsbetrieben. Angesichts der endlichen globalen Phosphorvorräte und der damit verbundenen Umwelt- und Importproblematiken wird die Notwendigkeit eines nachhaltigen Phosphormanagements immer deutlicher.
Phosphor wird überwiegend in Form von Phosphaten abgebaut, die sich hauptsächlich in sedimentären Meeresablagerungen und zu einem geringeren Teil in magmatischen Gesteinen finden. Die Verteilung dieser Phosphatvorkommen ist geografisch ungleich, mit einer Konzentration in wenigen Ländern, was zu einer geopolitischen Abhängigkeit führt. Insbesondere für die Schweiz, die strenge Grenzwerte für Schwermetalle in Düngemitteln hat, ist die Abhängigkeit von Phosphorimporten, vor allem aus Ländern mit geringen Cadmiumgehalten in ihren Phosphatlagerstätten, ein bedeutendes Thema. Der Konflikt in der Ukraine hat die Wichtigkeit der Unabhängigkeit in der Phosphorversorgung noch verstärkt.
In der Schweiz ist die direkte Ausbringung von phosphorhaltigem Klärschlamm auf landwirtschaftliche Flächen seit 2006 verboten, was zu einer Unterbrechung des Phosphorkreislaufs geführt hat. Der Bedarf an Phosphor, insbesondere für Düngemittel, wird derzeit durch Importe gedeckt. Die jährliche Nettoimportmenge an Phosphor beläuft sich auf 14’600 Tonnen, was die Abhängigkeit des Landes von ausländischen Quellen verdeutlicht. .
Um die natürlichen Ressourcen zu schonen und die Importabhängigkeit zu verringern, hat die Schweiz Massnahmen ergriffen, um den Phosphorkreislauf durch Recycling zu schliessen. Ab 2026 müssen Phosphor aus Abwasser, Klärschlamm oder deren Asche zurückgewonnen und stofflich verwertet werden. Dies wird nicht nur die Abhängigkeit von problematischem Mineraldünger reduzieren, sondern auch dazu beitragen, primäre Phosphatvorräte zu schonen und einen wichtigen Stoffkreislauf zu schliessen.
Der gesetzliche Rahmen für die Phosphorrückgewinnung in der Schweiz umfasst das Bundesgesetz über den Umweltschutz (USG), das Gewässerschutzgesetz (GSchG) und die Abfallverordnung (VeVA), die zusammen die Grundlage für eine Pflicht zur Rückgewinnung von Phosphor aus bestimmten Abfallströmen bilden. Die Rückgewinnung muss nach dem Stand der Technik erfolgen, und es wird angestrebt, langfristig mindestens so viel Phosphor zurückzugewinnen, wie derzeit importiert wird.
Phosphorrecycling bietet sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile. Durch das Schliessen des Stoffkreislaufs können Rohstoffe effizient genutzt und die natürlichen Ressourcen geschont werden. Die Implementierung des Phosphorrecyclings ist ein entscheidender Schritt hin zu einem nachhaltigeren Umgang mit diesem essenziellen Element und einer stärkeren Unabhängigkeit von unsicheren und umweltschädlichen Phosphorquellen.
Im April 2019 legte EBP dem BAFU einen Bericht vor, in dem Technologien für die Schweiz bewertet werden (heute ist der Bericht mit punktuellen Ergänzungen aus dem Jahr 2021 verfügbar).
Die vorliegende Studie befasst sich mit der zukunftsorientierten Thematik der Phosphorrückgewinnung (P-Rückgewinnung) aus Klärschlamm und Tier- sowie Knochenmehl in der Schweiz. Ziel ist es, eine Einschätzung verschiedener Technologien zur P-Rückgewinnung zu bieten, die auf den neuesten Entwicklungen und Erkenntnissen basiert.
Die Studie identifiziert und bewertet verschiedene Technologien zur P-Rückgewinnung, die für den Einsatz in der Schweiz geeignet erscheinen. Die Auswahlprozesse basieren auf technologischem Reifegrad, ökologischer Performance und der Durchführung von Pilotprojekten in der Schweiz. Verglichen mit einer früheren Studie, wurden nur noch neun Technologien berücksichtigt, gegenüber 20 in der vorherigen Auswahl. Diese Reduktion spiegelt eine Konzentration auf effizientere und realisierbareren Technologien wider. Ausgeschlossen wurden unter anderem Verfahren, die direkt aus der wässrigen Phase kristallisieren, aufgrund ihres limitierten Rückgewinnungsgrades und der Notwendigkeit einer biologischen P-Elimination. Thermochemische Verfahren, die von der Asche der Monoverbrennung ausgehen, wurden ebenfalls nicht mehr berücksichtigt.
Ausgewählte Technologien und ihre Eigenschaften
Die Studie hebt verschiedene Ansätze zur P-Rückgewinnung hervor, darunter:
- Säure-Aufschluss und Kristallisation: Technologien wie das ExtraPhos-Verfahren, das mittels Säureaufschluss Klärschlamm verarbeitet, allerdings aufgrund ökologischer und wirtschaftlicher Bedenken in der Praxis limitiert ist.
- Thermo-Chemischer Aufschluss von Klärschlamm: Verfahren wie EuPhoRe und Pyrophos, die eine Monoverbrennung von Klärschlamm nutzen, um Phosphor zurückzugewinnen, wobei die technische Komplexität und Anforderungen an die Schwermetallabreicherung Herausforderungen darstellen.
- Nass-Chemische Extraktion aus Asche: Dieser Ansatz umfasst Technologien wie CleanMAP, EcoPhos, Phos4Life, REALphos und TetraPhos, die Phosphor aus der Asche von verbranntem Klärschlamm extrahieren. Sie bieten unterschiedliche Vorteile hinsichtlich Effizienz, Produktqualität und ökologischer Nachhaltigkeit.
Schlussfolgerungen und Empfehlungen des EBP-Berichtes
Es wird deutlich, dass die Wahl der geeigneten Technologie stark von lokalen Gegebenheiten, wie Verfügbarkeit von Abfallstoffen, infrastrukturellen Voraussetzungen und ökologischen Prioritäten, abhängt. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der kontinuierlichen Entwicklung und Anpassung der Technologien an die spezifischen Bedürfnisse und Rahmenbedingungen der Schweiz, um eine effiziente, nachhaltige und wirtschaftlich vertretbare Phosphorrückgewinnung zu gewährleisten.
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Wollen wir nächstes Mal über den Bericht von 2023 reden? SwissPhosphor Arbeitsgruppe Finanzierung, 2023 / Technische Umsetzung der Phosphor-rückgewinnungspflicht in der Schweiz / Technischer Bericht gemäss Stand der Entwicklung Ende Juni 2023