Eine Übersicht zu aktuellen Projekten zum Phosphorrecycling in der Schweiz. Sie sind willkommen Ihre Projektinformationen zu Phosphor und dessen Recycling im Zusammenhang mit der Schweiz uns für eine Online-Veröffentlichung mitzuteilen (100-500 Zeichen, konkrete Fakten, Links, Bilder). info@pxch.ch
Sepholix von CIMO in Monthey
CIMO bietet den Unternehmen am Chemiestandort Monthey und auch externen Kunden Dienstleistungen in den Bereichen Unterhalt, Gesundheit, Sicherheit und Umwelt (HSE), Engineering, Energieerzeugung und –verteilung sowie Abfallbehandlung an. Im Speziellen betreibt CIMO eine Nassoxidationsanlage, zwei Verbrennungsöfen für nasse Abfälle, eine Kläranlage und eine Schlammverbrennungsanlage in Monthey. Die Abwässer der Nassoxidationsanlage enthalten viel Phosphor, der seit langem als Tricalciumphosphat (Ca3(PO4)2) gefällt und als Düngerrohstoff exportiert wird. CIMO entwickelt aktuell den Sepholix-Prozess, um den Phosphor aus den Aschen der Schlammverbrennungsanlage zu laugen. Der so gelöste Phosphor könnte zusammen mit den Phosphor aus den Abwässern der Nassoxidation gefällt werden. Mit der freien Kapazität in der Fällungsstufe könnte den Phosphor aus CIMOs eigene sowie aus weitere zirka 3000 t Klärschlammaschen pro Jahr verarbeitet werden. Das Projekt nutzt auch Synergien wie Knowhow, Infrastruktur, Logistik und Abfallsäuren am Chemiestandort sowie den bestehenden Vertriebskanal für das Produkt. Den aktuell laufenden Laborversuchen und Abklärungen mit Projektpartnern werden voraussichtlich Pilotversuche in 2019 und eine Umsetzung im Vollmassstab im Jahr 2020 folgen.
Mineralisierung und Düngerkonfektion bei ZAB
Der Zweckverband Abfallverwertung Bazenheid (ZAB) betreibt seit 2009 eine Wirbelschichtverbrennung mit einer Kapazität von rund 50'000 bis 60'000 Tonnen pro Jahr phosphorhaltige Abfälle, insbesondere Klärschlämme. Bisher wurde der Klärschlamm mit Ersatzbrennstoffen wie Papier- und/oder Kunststoffschlämme verbrannt, um ein Optimum zwischen Entsorgungssicherheit für die Kläranlagen, Wirtschaftlichkeit und Energiebilanz zu erreichen.
Um die Vorgaben für die Phosphorrückgewinnung zu gewährleisten, plant der ZAB künftig ausschliesslich Klärschlämme und andere phosphorhaltige Abfälle, wie zum Beispiel Tiermehl zu mineralisieren/verbrennen. Die Asche, die dadurch entsteht ist phosphorreich und schadstoffarm. In Zusammenarbeit mit einem Lizenzgeber wurde die Veredelung der Asche mit Phosphorsäure und anschliessender Granulierung zu Einnähr- und Mehrnährstoffdünger getestet. Anfang 2018 wurde so knapp 1'000 Tonnen phosphorhaltige Asche verarbeitet.
Im Rahmen der Projektabwicklung sind im laufenden Jahr 2018 folgende Schritte geplant:
Um die Vorgaben für die Phosphorrückgewinnung zu gewährleisten, plant der ZAB künftig ausschliesslich Klärschlämme und andere phosphorhaltige Abfälle, wie zum Beispiel Tiermehl zu mineralisieren/verbrennen. Die Asche, die dadurch entsteht ist phosphorreich und schadstoffarm. In Zusammenarbeit mit einem Lizenzgeber wurde die Veredelung der Asche mit Phosphorsäure und anschliessender Granulierung zu Einnähr- und Mehrnährstoffdünger getestet. Anfang 2018 wurde so knapp 1'000 Tonnen phosphorhaltige Asche verarbeitet.
Im Rahmen der Projektabwicklung sind im laufenden Jahr 2018 folgende Schritte geplant:
- Klärung der Organisationsform / Partner für Veredelung der Asche
- Umweltverträglichkeitsbericht
- REACH – Konformität
- Wirtschaftlichkeitsprüfung / Finanzierung
Pyrophos AVA Altenrhein
Projektbeschreibung Pyrophos® - Pyrolyse für die energetische und stoffliche Verwertung von Klärschlamm
Der Abwasserverband Altenrhein klärt das Abwasser von über 100'000 Einwohngleichwerten. Gleichzeitig trocknet er den Klärschlamm von über 300'000 Einwohnergleichwerten. Der getrocknete Klärschlamm wird heute noch im Zementwerk energetisch verwertet. Dies wird ab 2026 nicht mehr in dieser Form möglich sein aufgrund des Gebotes zum Phosphorrecycling.
Aus diesem Grund entwickelt der AVA zusammen mit verschiedenen Partner aus Industrie und Forschung ein neues Verfahren zur zukünftigen energetischen und stofflichen Verwertung des Klärschlamms. Das Verfahren basiert auf dem bestehenden Verfahren der Klärschlammtrocknung mit einer anschliessenden Pyrolyse. In der Pyrolyse wird der Klärschlamm thermochemisch verwertet, so dass Strom und Abwärme und ein phosphathaltiger Wertstoff zur Verwertung hergestellt werden können. Der Strom kann als erneuerbarer Strom ins Netz eingespeist werden, die Abwärme wird für den Eigengebrauch und im lokalen Fernwärmenetzwerk verwertet und der phosphathaltige Wertstoff wird über einen Düngemittelhersteller wieder in die Landwirtschaft zurückgeführt.
Der Abwasserverband Altenrhein klärt das Abwasser von über 100'000 Einwohngleichwerten. Gleichzeitig trocknet er den Klärschlamm von über 300'000 Einwohnergleichwerten. Der getrocknete Klärschlamm wird heute noch im Zementwerk energetisch verwertet. Dies wird ab 2026 nicht mehr in dieser Form möglich sein aufgrund des Gebotes zum Phosphorrecycling.
Aus diesem Grund entwickelt der AVA zusammen mit verschiedenen Partner aus Industrie und Forschung ein neues Verfahren zur zukünftigen energetischen und stofflichen Verwertung des Klärschlamms. Das Verfahren basiert auf dem bestehenden Verfahren der Klärschlammtrocknung mit einer anschliessenden Pyrolyse. In der Pyrolyse wird der Klärschlamm thermochemisch verwertet, so dass Strom und Abwärme und ein phosphathaltiger Wertstoff zur Verwertung hergestellt werden können. Der Strom kann als erneuerbarer Strom ins Netz eingespeist werden, die Abwärme wird für den Eigengebrauch und im lokalen Fernwärmenetzwerk verwertet und der phosphathaltige Wertstoff wird über einen Düngemittelhersteller wieder in die Landwirtschaft zurückgeführt.
Phos4life- Zuchwil
Fig. Pilotanlage Phos4life-Verfahren (Quelle AWEL, 2017)
Amt für Abfall, Wasser Energie und Luft des Kantons Zürich und ZAR - Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung
Mit dem Phos4life-Verfahren können die Zielvorgaben zur Phosphorrückgewinnung sowie für die stoffliche Verwertung des mineralischen Rückstandes vollumfänglich erfüllt werden. In Zukunft kann Phosphor mit über 95% Ausbeute zurückgewonnen und als technisch reines, handelsübliches Produkt vermarktet werden. Gleichzeitig lässt sich der mineralische, schwermetallentfrachtete Teil der Klärschlammasche im Zementwerk verwerten. Die abgetrennten Schwermetalle werden in bestehenden Verfahren aufbereitet. Die nahezu hundertprozentige Verwertung der Klärschlammasche reduziert das Deponievolumen entscheidend und bietet weitere überzeugende ökologische Vorteile. (Baudirektion des Kantons Zürich AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, Projektblatt Nr. 5, April 2017, www.awel.zh.ch ).
Mit dem Phos4life-Verfahren können die Zielvorgaben zur Phosphorrückgewinnung sowie für die stoffliche Verwertung des mineralischen Rückstandes vollumfänglich erfüllt werden. In Zukunft kann Phosphor mit über 95% Ausbeute zurückgewonnen und als technisch reines, handelsübliches Produkt vermarktet werden. Gleichzeitig lässt sich der mineralische, schwermetallentfrachtete Teil der Klärschlammasche im Zementwerk verwerten. Die abgetrennten Schwermetalle werden in bestehenden Verfahren aufbereitet. Die nahezu hundertprozentige Verwertung der Klärschlammasche reduziert das Deponievolumen entscheidend und bietet weitere überzeugende ökologische Vorteile. (Baudirektion des Kantons Zürich AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, Projektblatt Nr. 5, April 2017, www.awel.zh.ch ).
Weitere Informationen unter:
https://awel.zh.ch/internet/baudirektion/awel/de/abfall_rohstoffe_altlasten/abfall/siedlungsabfaelle/klaerschlamm.html#title-content-internet-baudirektion-awel-de-abfall_rohstoffe_altlasten-abfall-siedlungsabfaelle-klaerschlamm-jcr-content-contentPar-textimage_0
https://www.zh.ch/internet/de/aktuell/news/medienmitteilungen/2019/klaerschlamm-in-rohstoff-verwandeln-neues-verfahren-fuer-industrielle-produktion-geeignet.html
https://www.tagesanzeiger.ch/wissen/technik/klaerschlamm-zu-duenger/story/16050871
https://zar-ch.ch/zar/kompetenzenprojekte/phosphormining/
Verfahrenstechnische Marktanalyse für die Phosphorrückgewinnung aus dem Abwasserpfad
Der jährlich in der Schweiz anfallende Klärschlamm enthält ca. 6000 t Phosphor. Mit dem Inkrafttreten der VVEA am 1.1.2016 wird die Rückgewinnung von Phosphor (P) aus P-reichen Abfällen (u.a. Klärschlamm) mit einer Übergangsfrist von 10 Jahren vorgeschrieben. Aktuell liegen vielversprechende Lösungsansätze für die Phosphorrückgewinnung aus dem Abwasserpfad vor. Im Rahmen einer verfahrenstechnischen Marktanalyse (VTMA) wird nun abgeklärt, wie unter Berücksichtigung der jeweilig bestehenden Infrastruktur der Phosphor aus dem Abwasserpfad zurückgewonnen und einer stofflichen Verwertung zugeführt werden kann. Weitere Informationen dazu finden Sie hier.
Den Schlussbericht finden Sie hier.
https://awel.zh.ch/internet/baudirektion/awel/de/abfall_rohstoffe_altlasten/abfall/siedlungsabfaelle/klaerschlamm.html#title-content-internet-baudirektion-awel-de-abfall_rohstoffe_altlasten-abfall-siedlungsabfaelle-klaerschlamm-jcr-content-contentPar-textimage_0
https://www.zh.ch/internet/de/aktuell/news/medienmitteilungen/2019/klaerschlamm-in-rohstoff-verwandeln-neues-verfahren-fuer-industrielle-produktion-geeignet.html
https://www.tagesanzeiger.ch/wissen/technik/klaerschlamm-zu-duenger/story/16050871
https://zar-ch.ch/zar/kompetenzenprojekte/phosphormining/
Verfahrenstechnische Marktanalyse für die Phosphorrückgewinnung aus dem Abwasserpfad
Der jährlich in der Schweiz anfallende Klärschlamm enthält ca. 6000 t Phosphor. Mit dem Inkrafttreten der VVEA am 1.1.2016 wird die Rückgewinnung von Phosphor (P) aus P-reichen Abfällen (u.a. Klärschlamm) mit einer Übergangsfrist von 10 Jahren vorgeschrieben. Aktuell liegen vielversprechende Lösungsansätze für die Phosphorrückgewinnung aus dem Abwasserpfad vor. Im Rahmen einer verfahrenstechnischen Marktanalyse (VTMA) wird nun abgeklärt, wie unter Berücksichtigung der jeweilig bestehenden Infrastruktur der Phosphor aus dem Abwasserpfad zurückgewonnen und einer stofflichen Verwertung zugeführt werden kann. Weitere Informationen dazu finden Sie hier.
Den Schlussbericht finden Sie hier.
EuPhoRe®- Zofingen
Fig: Direktbeheiztes Drehrohr
Projektbeschreibung EuPhoRe®- Verfahren - chemo-thermische Klärschlammbehandlung im Drehrohrofen für die energetische und stoffliche Verwertung
Erzo Entsorgung Region Zofingen, CH-4665 Oftringen, betreibt auf ihrem Standort neben einer Kehrichtverbrennungsanlage eine eigenständige thermische Entsorgungsanlage für Klärschlamm. Diese Anlage verarbeitet jährlich ca. 30.000 t auf 25-30% Trockensubstanz entwässerten Klärschlamm, der aus zwei Hauptströmen besteht: ca. 21.5% Schlamm aus der eigenen Kläranlage und ca. 78,5% externe Klärschlämme unterschiedlichster Herkünfte. Diese Klärschlämme beinhalten ca. 240 t Phosphor, die derzeit deponiert und dem Stoffkreislauf entzogen werden.
Es handelt sich anlagentechnisch um eine einzügige Drehrohranlage, die energetisch im Gegenstrom mit 6-8% Luftsauerstoff aus dem Teilstrom des Rauchgases der Kehrichtverbrennungsanlage betrieben wird. Innerhalb des Drehrohres findet neben der Schlammtrocknung die Entgasung und Karbonisierung der Trockenmasse (Pyrolyse = reduktive Phase) und die Nachverbrennung des Kohlenstoffs (= oxidative Phase) statt. Bei einem mittleren Trockensubstanzgehalt der Klärschlämme von >25% und einem Heizwert von mindestens 10 MJ/kg in der Trockenmasse kann von einem thermisch autarken Betrieb ausgegangen werden. Bei höheren Trockensubstanzgehalten oder Heizwerten wird überschüssige thermische Energie über den Abhitzekessel der KVA in Strom und Wärme umgewandelt und verwertet.
Nach erfolgversprechenden Vorversuchen sollen Ende 2017 / Anfang 2018 grosstechnische Versuche mit dem Euphore®- Verfahren im Drehrohr durchgeführt werden. Ziel der Versuche ist es großtechnisch und kontinuierlich den Nachweis für die wirtschaftliche direkte Rückgewinnung von Phosphat aus Klärschlamm zu erbringen.
Erzo Entsorgung Region Zofingen, CH-4665 Oftringen, betreibt auf ihrem Standort neben einer Kehrichtverbrennungsanlage eine eigenständige thermische Entsorgungsanlage für Klärschlamm. Diese Anlage verarbeitet jährlich ca. 30.000 t auf 25-30% Trockensubstanz entwässerten Klärschlamm, der aus zwei Hauptströmen besteht: ca. 21.5% Schlamm aus der eigenen Kläranlage und ca. 78,5% externe Klärschlämme unterschiedlichster Herkünfte. Diese Klärschlämme beinhalten ca. 240 t Phosphor, die derzeit deponiert und dem Stoffkreislauf entzogen werden.
Es handelt sich anlagentechnisch um eine einzügige Drehrohranlage, die energetisch im Gegenstrom mit 6-8% Luftsauerstoff aus dem Teilstrom des Rauchgases der Kehrichtverbrennungsanlage betrieben wird. Innerhalb des Drehrohres findet neben der Schlammtrocknung die Entgasung und Karbonisierung der Trockenmasse (Pyrolyse = reduktive Phase) und die Nachverbrennung des Kohlenstoffs (= oxidative Phase) statt. Bei einem mittleren Trockensubstanzgehalt der Klärschlämme von >25% und einem Heizwert von mindestens 10 MJ/kg in der Trockenmasse kann von einem thermisch autarken Betrieb ausgegangen werden. Bei höheren Trockensubstanzgehalten oder Heizwerten wird überschüssige thermische Energie über den Abhitzekessel der KVA in Strom und Wärme umgewandelt und verwertet.
Nach erfolgversprechenden Vorversuchen sollen Ende 2017 / Anfang 2018 grosstechnische Versuche mit dem Euphore®- Verfahren im Drehrohr durchgeführt werden. Ziel der Versuche ist es großtechnisch und kontinuierlich den Nachweis für die wirtschaftliche direkte Rückgewinnung von Phosphat aus Klärschlamm zu erbringen.
Phos4You- Phosphorrückgewinnungslösungen für Nordwesteuropa
Das Interreg-V NWE Projekt Phos4You www.nweurope.eu/phos4you will demonstrieren, dass die Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser für grosse und kleine Kläranlagen machbar ist. Sieben Demonstratoren für P-Rückgewinnungstechnologien werden ab Herbst 2018 unter Realbedingungen betrieben (Tabelle).
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Tabelle: Phos4You Demonstratoren für P-Rückgewinnungstechnologien
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Darüber hinaus soll der Nutzen von sekundärem Phosphor in der Düngemittel-Wertschöpfungskette aufgezeigt werden, um so den P-Kreislauf durch Recycling zu schliessen. Dafür werden Phosphor-Rezyklate aus den Demonstratoren der Düngemittelindustrie zur Verfügung gestellt: Mögliche Kombinationen mit Standardprodukten werden getestet. Um die Wirksamkeit der Phosphor-Rezyklate einheitlich zu bewerten, wird ergänzend ein EU-weiter Standard zur Qualitätsbewertung der neuen Düngemittelprodukte erarbeitet. In der letzten Projektphase werden Phosphorrecycling-Ansätze in ländlichen und urbanen Regionen modellhaft entwickelt.
FHNW koordiniert als Phos4You Partner das Phosphornetzwerk Schweiz, macht eine Inventur der Aschequalität und Anlagenmerkmale der Schweizer Monoverbrennungsanlagen und entwickelt darauf basierende Rückgewinnungsszenarien.
Kontakt: Marie-Edith Ploteau, Lippeverband, Phos4You-Koordinatorin, ploteau.marie-edith@eglv.de
FHNW koordiniert als Phos4You Partner das Phosphornetzwerk Schweiz, macht eine Inventur der Aschequalität und Anlagenmerkmale der Schweizer Monoverbrennungsanlagen und entwickelt darauf basierende Rückgewinnungsszenarien.
Kontakt: Marie-Edith Ploteau, Lippeverband, Phos4You-Koordinatorin, ploteau.marie-edith@eglv.de
REALphos, Emmen
Die Abwasserreinigungsanlage von REAL reinigt seit 1974 das Abwasser von 180’000 Einwohner. Die eigene Schlammverbrennungsanlage verbrennt jährlich 40'000 t entwässerter Klärschlamm und so entsteht 5000 t phosphorhaltige Klärschlammasche. REAL möchte auf vorhandenes Wissen zurückgreifen um ein wirtschaftliches Verfahren für die Phosphorrückgewinnung laut VVEA zu entwickeln. Laborversuche starteten in 2018 und die Pilotanlage wurde im April 2020 in Betrieb genommen. Bis Ende 2020 soll die Machbarkeit aller Verfahrensschritte aufgezeigt, bilanziert und darauf basierend eine Verfahrensbeurteilung zur Handen des Verwaltungsrats erstellt werden.
Im REALphos-Verfahren wird die Asche mit schwacher Schwefel-Säure gelaugt. Der Phosphor wird gelöst, aber die Schwermetalle nur zum Teil. Die Asche kann von weiteren Schwermetalle befreit werden und wird anschliessend als Baumaterial via Zementindustrie eingesetzt. Die Phosphorsäure wird von den Schwermetallen weiter gereinigt um die Anforderungen der MinRec- Kategorie im ChemRRV zu erfüllen und mit bei REAL-vorhandenem Überschussdampf aufkonzentriert. Ein Abnehmer der Düngerherstellung in der Schweiz wurde bereits gefunden. Gesamtkosten von zusätzlich 40 CHF/t eKS werden für das Gesamtverfahren angestrebt.
Im REALphos-Verfahren wird die Asche mit schwacher Schwefel-Säure gelaugt. Der Phosphor wird gelöst, aber die Schwermetalle nur zum Teil. Die Asche kann von weiteren Schwermetalle befreit werden und wird anschliessend als Baumaterial via Zementindustrie eingesetzt. Die Phosphorsäure wird von den Schwermetallen weiter gereinigt um die Anforderungen der MinRec- Kategorie im ChemRRV zu erfüllen und mit bei REAL-vorhandenem Überschussdampf aufkonzentriert. Ein Abnehmer der Düngerherstellung in der Schweiz wurde bereits gefunden. Gesamtkosten von zusätzlich 40 CHF/t eKS werden für das Gesamtverfahren angestrebt.
Bild: Pilotanlage in der Abwasserreinigungsanlage von REAL
Für die Inhalte und Projektbeschreibungen sind die jeweiligen Projekteigener alleine verantwortlich.
