Online¹ finden Sie die neuesten aktualisierten Informationen und einen sehr interessanten Bericht von EBP².

¹ https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/abfall/fachinformationen/abfallpolitik-und-massnahmen/phosphorrecycling.html

² https://www.ebp.ch/en/topics/environment

Unsere letzten Beiträge: 

• Das Recycling von Phosphor
• CH vs EU zur Phosphor Rückgewinnung

Das Element Phosphor

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. Deshalb wird es in der Landwirtschaft intensiv als Düngemittel eingesetzt. 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. 

Phosphate

Phosphor wird überwiegend in Form von Phosphaten gewonnen. Diese lagern hauptsächlich in sedimentären Meeresablagerungen und zu einem geringeren Teil in magmatischen Gesteinen. Geografisch sind diese Vorkommen jedoch extrem ungleich verteilt. Da sie sich auf nur wenige Länder konzentrieren, entsteht eine erhebliche geopolitische Abhängigkeit.

Strenge Grenzwerte

Für die Schweiz ist dieses Thema besonders brisant, da sie strenge Grenzwerte für Schwermetalle in Düngemitteln vorschreibt. Dies verstärkt die Abhängigkeit von Importen aus jenen wenigen Ländern, deren Phosphatlagerstätten geringe Cadmiumgehalte aufweisen. Der Konflikt in der Ukraine hat die Dringlichkeit einer unabhängigen Phosphorversorgung zudem weiter verschärft.

Ausbringung

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, setzt die Schweiz auf einen geschlossenen Phosphorkreislauf. Eine wegweisende Änderung tritt ab 2026 in Kraft. Ab dann ist es gesetzlich vorgeschrieben, Phosphor aus Abwasser, Klärschlamm oder deren Asche zurückzugewinnen und stofflich zu verwerten. Diese Massnahme reduziert nicht nur die Abhängigkeit von problematischen Mineraldüngern, sondern schont auch die primären Phosphatvorräte und schliesst einen essenziellen Stoffkreislauf.

Der rechtliche Rahmen für die Phosphorrückgewinnung in der Schweiz stützt sich auf drei Säulen. Das Umweltschutzgesetz (USG), das Gewässerschutzgesetz (GSchG) und die Abfallverordnung (VVEA). Gemeinsam bilden sie die gesetzliche Grundlage für die Pflicht, Phosphor aus spezifischen Abfallströmen zurückzugewinnen. Dabei muss die Rückgewinnung stets nach dem aktuellen Stand der Technik erfolgen. Das langfristige Ziel ist ambitioniert. Die Schweiz strebt an, mindestens so viel Phosphor im Inland zurückzugewinnen, wie derzeit jährlich importiert werden muss.“

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 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). 

Studie zur Phosphor Rückgewinnung

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 

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¹Unser letzter Beitrag

Schweizer Vorschriften zum Phosphorrecycling

Die Schweiz hat bei der Förderung eines nachhaltigen Phosphor-Managements eine Vorreiterrolle eingenommen, wobei der Schwerpunkt auf dem Phosphor-Recycling aus Kläranlagenschlamm liegt. Die Schweizer Regierung hat einen umfassenden Rechtsrahmen und Anreize geschaffen, um die Rückgewinnung und das Recycling von Phosphor zu fördern:

Schweizerisches Gewässerschutzgesetz (GSchG) und Umweltschutzgesetz (USG):

USG schreibt die Behandlung von Klärschlamm vor, um seine Umweltauswirkungen zu minimieren. Sie fördert die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm, um den Bedarf an abgebauten Phosphorressourcen zu verringern. «Ab 2026 muss Phosphor aus Abwasser, Klärschlamm oder Klärschlammasche zurückgewonnen und beispielsweise als Dünger stofflich verwertet werden.»²

² Diese Schweizer Phosphor-Plattform – SwissPhosphor

Eine gemeinschaftliche Initiative, die verschiedene Interessengruppen, darunter die Industrie, Forschungseinrichtungen und Regierungsbehörden, zusammenbringt, um das Phosphorrecycling und die nachhaltige Bewirtschaftung zu fördern.

Europäische Verordnungen zum Phosphorrecycling

Auch die Europäische Union erkennt in ihren verschiedenen Richtlinien und Verordnungen die Bedeutung des Phosphorrecyclings an, doch ist die Vorgehensweise in den einzelnen Mitgliedstaaten unterschiedlich:

Richtlinie über die Behandlung von Abwasser (UWWTD):

Die UWWTD legt Mindestanforderungen für die Behandlung von Abwasser fest, um die Umweltauswirkungen zu verringern. Sie fördert zwar die Verringerung von Phosphoremissionen, schreibt aber nicht ausdrücklich die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm vor.

Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft: Der EU-Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft umreißt eine umfassendere Strategie zur Förderung der Ressourceneffizienz und der Abfallverringerung. Sie ermutigt die Mitgliedstaaten, Möglichkeiten des Phosphorrecyclings zu erkunden, enthält aber keine spezifischen Mandate.

Verordnungen der einzelnen Mitgliedstaaten: Die Phosphorbewirtschaftungs- und -recyclingpolitik ist in den einzelnen EU-Mitgliedstaaten unterschiedlich, wobei einige Länder einen proaktiveren Ansatz verfolgen als andere. Der Grad der Durchsetzung und die Anreize für das Phosphorrecycling können sehr unterschiedlich sein.

Die Schweizer Vorschriften zum Phosphorrecycling aus Klärschlamm sind im Vergleich zu den weiter gefassten europäischen Vorschriften umfassender und proaktiver. Die Schweiz hat klare Ziele gesetzt, finanzielle Anreize geschaffen und Kooperationsplattformen zur Förderung des Phosphorrecyclings eingerichtet. Im Gegensatz dazu unterstützen die europäischen Vorschriften zwar die Idee des Phosphorrecyclings, es fehlen jedoch konkrete Vorgaben und Anreize für die Mitgliedstaaten, sich daran zu halten.

Da die Bedeutung des Phosphorrecyclings weltweit weiter zunimmt, ist es für die Schweiz und die EU von entscheidender Bedeutung, zusammenzuarbeiten und bewährte Verfahren auszutauschen, um ein effizientes und nachhaltiges Phosphormanagement zum Nutzen der Umwelt und künftiger Generationen zu gewährleisten.

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Technologien zur Phosphorrückgewinnung

Es gibt mehrere Technologien zur Extraktion von Phosphor aus Klärschlamm. Diese Methoden umfassen in der Regel chemische Ausfällungen oder biologische Verfahren zur Konzentration und Rückgewinnung von Phosphor. Einige gängige Techniken sind:

• Chemische Fällung: Phosphor kann aus Schlämmen durch chemische Fällung unter Verwendung von Chemikalien wie Aluminium- oder Eisensalzen zurückgewonnen werden. Bei diesem Verfahren bilden sich feste Ausfällungen, die vom flüssigen Teil des Schlamms getrennt werden können.
• Struvit-Ausfällung: Struvit ist eine kristalline Verbindung, die Phosphor, Magnesium und Ammonium enthält. Sie kann aus Schlamm zurückgewonnen werden, indem man Magnesium- und Ammoniumsalze hinzufügt, die Struvitkristallisation fördert und dann die Kristalle erntet.
• Biologische Phosphorentfernung: In Kläranlagen können einige biologische Prozesse optimiert werden, um die biologische Aufnahme und Speicherung von Phosphor durch Mikroorganismen zu fördern. Diese phosphorhaltige Biomasse kann dann aus dem System entfernt werden. Source: https://www.sciencedirect.com/…
• Thermische Behandlung: Die Verbrennung des Schlamms bei hohen Temperaturen kann ebenfalls eine Methode zur Rückgewinnung von Phosphor sein. Die bei der Verbrennung entstehende Asche kann Phosphor enthalten, der extrahiert und als phosphorhaltiges Produkt verwendet werden kann.
• Landausbringung: Entwässerter oder stabilisierter Klärschlamm kann als Düngemittel auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht werden, so dass Phosphor wieder in das Ökosystem zurückgeführt werden kann. Diese Methode sollte jedoch sorgfältig gesteuert werden, um eine übermäßige Ausbringung und das Risiko einer Umweltverschmutzung zu vermeiden. Achtung in der Schweiz: Seit dem 1. Oktober 2006 ist es in der Schweiz verboten, sie als Düngemittel in der Landwirtschaft zu verwenden.(https://www.bafu.admin.ch/…)
• Klärschlamm: In einigen Fällen kann Klärschlamm weiterbehandelt und zu Klärschlamm verarbeitet werden. Dabei handelt es sich um nährstoffreiches organisches Material, das als Bodenverbesserer oder Düngemittel verwendet werden kann. Der Phosphorgehalt in diesen Klärschlämmen kann zur Verbesserung der Bodenqualität beitragen und das Pflanzenwachstum fördern. Source: winnipeg.ca/epandagedebiosolides

Phosphorhaltige Produkte

Einige Unternehmen erforschen die Herstellung kommerzieller Produkte wie phosphorhaltige Düngemittel oder Bodenverbesserungsmittel unter Verwendung von rückgewonnenem Phosphor aus Klärschlamm.

Vorschriften und Richtlinien: Es ist wichtig, die örtlichen Vorschriften und Richtlinien für die Handhabung und das Recycling von Klärschlamm zu kennen, insbesondere in Bezug auf den Phosphorgehalt. Die Einhaltung von Umweltvorschriften ist wichtig, um sicherzustellen, dass das Recycling sicher und ohne negative Auswirkungen auf die Umwelt erfolgt.

Das Recycling von Phosphor aus Klärschlamm trägt nicht nur zu einer nachhaltigen Abfallbewirtschaftung bei, sondern bewahrt auch einen wertvollen Nährstoff, verringert die Notwendigkeit des Phosphatabbaus und minimiert das Risiko der Phosphorverschmutzung in Gewässern. Welches Verfahren gewählt wird, hängt von der Zusammensetzung des Klärschlamms, den örtlichen Vorschriften und der gewünschten Endverwendung des zurückgewonnenen Phosphors ab.

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