Täglich landen über Spülmittel, menschliche Ausscheidungen und ähnlichem pro Person rund zwei Gramm Phosphor im Abwasser. Gelangen die Rückstände in Flüsse oder Seen, verursachen sie eine Algenblüte, die den Sauerstoffgehalt des Wassers herabsetzt und das Gewässer letztlich zum Umkippen bringt. Deshalb werden Phosphate in den Kläranlagen aus dem Abwasser gefiltert.

	Anlage zur Phosphorrückgewinnung in der Uni-Kläranlage in Stuttgart-Büsnau.                 (Foto: Institut)

   Auf der anderen Seite ist Phosphor weltweit längst zu einer knappen Ressource geworden. Fachleute schätzen, dass die bekannten und ökonomisch abbaubaren geogenen Lagerstätten in der Erde schon in weniger als 100 Jahren erschöpft sind. Es liegt also nahe, nach Wegen zu suchen, um Phosphor zu recyceln und als Dünger zu verwenden. Als Quelle bietet sich dabei in Deutschland der in großer Menge vorhandene Klärschlamm an. Früher wurde dieser direkt als Dünger auf die Felder gebracht, was allerdings bedenklich ist. Denn die braune Masse enthält jede Menge Schwermetalle und andere Giftstoffe, weshalb das Umweltministerium Baden-Württemberg den Ausstieg aus der Klärschlammverwertung in der Landwirtschaft anstrebt. Zudem ist die Düngewirkung umstritten, da Pflanzen den im Klärschlamm enthaltenen Phosphor nur schlecht verwerten können.

   Um Phosphor aus Klärschlamm zurückzugewinnen, kann man prinzipiell an mehreren Stellen ansetzen: im Ablauf der Kläranlage, im Nebenstrom der biologischen Abwasserreinigung oder auch in der Klärschlammasche. Das Team um Prof. Heidrun Steinmetz, Dr. Jörg Krampe und Alexander Weidelener vom Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Wasserrecycling des ISWA entschied sich für die Rückgewinnung aus dem ausgefaulten Schlamm. Das ist zwar verfahrenstechnisch relativ aufwändig, andererseits landen hier mit rund 90 Prozent der Zulauf-Fracht auch die meisten Phosphate. „Deshalb ist bei diesem Ansatz der höchste Wirkungsgrad möglich“, sagt Alexander Weidelener. Bei dem im uni-eigenen Forschungsklärwerk in Stuttgart-Büsnau ausgetüftelten Verfahren werden die Phosphate zunächst mit Schwefelsäure gelöst und abgetrennt. Damit der weitere Prozess nicht durch unerwünschte Metall-Ionen gestört wird, geben die Wissenschaftler der angereicherten Phase Natrium-Citrat bei. Nach der Zugabe von Magnesiumoxid fällt das Phosphat als Magnesium-Ammonium-Phosphat aus.

	Mikroskopische Aufnahme des Fällprodukts bei 100-facher Vergrößerung.                                   (Foto: Institut)

Gute Düngewirkung, wenig Schwermetall

Diese Verbindung hat eine vergleichbare Düngewirkung wie gebräuchlicher Handelsdünger, enthält aber deutlich weniger Schwermetalle. Dennoch hat das Verfahren einen Haken: Noch ist der nach dem Stuttgarter Recycling-Verfahren gewonnene Phosphordünger teurer als der aus geogenen Lagerstätten. Die Stuttgarter Wissenschaftler setzen darauf, dass MAP bei der nächsten Düngemittelverordnung als mineralischer Mehrstoffdünger aufgenommen wird. „Wenn sich ein eigener Markt für MAP etabliert, könnte der Dünger effizienter produziert und mit Erlös verkauft werden“, sagt Weidelener. Dann könnte das unter Laborbedingungen entwickelte und seit Mai im halbtechnischen Maßstab erprobte Verfahren bald auch in den Kläranlagen im Land Einzug halten.

   Derzeit arbeiten die Wissenschaftler daran, das Verfahren zu optimieren. So soll der bisher noch hohe Bedarf an Chemikalien reduziert werden, was auch zu einer Senkung der Produktionskosten beiträgt. Parallel werden von der Universität Göttingen Feldversuche zur Düngewirkung des erzeugten MAP durchgeführt. Die Stuttgarter Wissenschaftler hoffen darauf, dass die Erträge so hoch sind wie auf den mit Handelsdünger gedüngten Referenzflächen, so dass auch die Landwirte von dem neuen Produkt überzeugt werden können.

amg