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IFAT 2018: Phosphorgewinnung aus Klärschlamm und andere regionale Nutzungskonzepte für Biomassen

26.04.2018

Viele biogene Reststoffe, insbesondere Klärschlamm, enthalten relevante Wertstoffe, die jedoch bislang nicht optimal verwertet werden. Ein umwelt-schonender und nachhaltiger Ansatz dazu ist eine Kreislaufführung dieser Rohstoffe durch eine gezielte regionale Wertstoffrückgewinnung. Fraunhofer UMSICHT zeigt Lösungen für die Aufbereitung und Verwertung von Klär-schlamm zur Phosphorrückgewinnung mittels Ultraschall sowie andere regio-nale Nutzungskonzepte für Biomassen, von der Brennstoffbereitstellung bis zur stofflichen Nutzung – vom 14. bis zum 18. Mai auf der IFAT in München, Halle B2, Stand 215/314.

Klärschlamm ist ein heterogenes Vielstoffgemisch, das sich hauptsächlich aus Was-ser, organischen Substanzen, Stickstoff- und Phosphorverbindungen sowie aus ande-ren Rückständen wie z. B. Schwermetallverbindungen oder Arzneimittelrückständen zusammensetzt.


Ultraschall-Anlage: zwei Ultraschallgeber im Doppelreaktor für kontinuierlichen Durchfluss.

BSonic GmbH


Patentierter magnetostriktiver Ultraschallgeber bestehend aus Transducer und Sonotrode.

BSonic GmbH

Alleine in Deutschland belief sich das Aufkommen in industriellen und kommunalen Kläranlagen im Jahr 2015 auf gut 1,8 Mio t. Aufgrund neuer ge-setzlicher Regularien (Novellierung der Klärschlammverordnung) ist ein Umdenken in der bisherigen Klärschlammverwertung notwendig.

Fraunhofer UMSICHT arbeitet dazu mit Projektpartnern an der Weiterentwicklung und Umsetzung eines innovati-ven Verfahrens zur Behandlung und anschließenden Fraktionierung von Klär-schlammbestandteilen, insbesondere zur Phosphorrückgewinnung.

Ultraschallbehandlung von Klärschlamm

Kernstück der neuen Prozesskette ist eine Ultraschall-Kavitations-Anlage. Ein spezi-eller Ultraschallgeber bringt einen sehr hohen Leistungseintrag in das zu behandeln-de Medium ein. Dadurch werden innerhalb des durchströmten Mediums akustische Kavitationsblasen erzeugt. Implodieren diese, werden verschiedene physikalische und chemische Effekte hervorgerufen.

Die große Schwingungsamplitude, die durch die neue Ultraschalltechnik erreicht werden kann, ist dabei ein entscheidender Ein-flussparameter. »Es kommt zum Zellaufschluss und einer verbesserten Trenneigen-schaft, sodass der Klärschlamm besser mechanisch in verschiedene Wertstofffrakti-onen separiert werden kann«, erklärt Lukas Rüller aus der Abteilung Verfahrens-technik bei Fraunhofer UMSICHT.

Es entsteht eine cellulosereiche Faserfraktion, eine nährstoffreiche Gelfraktion und eine leicht vergärbare Flüssigkeitsphase, die jeweils für weitere Nutzungskonzepte (Ammonium- und Phosphorrückgewinnung, Vergärung etc.) verwendet werden können.

Im Rahmen des Vorhabens »UltraSep« möchte Fraunhofer UMSICHT die physikali-schen und chemischen Wirkmechanismen der Technologie untersuchen. Zusammen mit der BSonic GmbH und dem Chemischen Laboratorium Dr. Fülling GmbH & Co. KG wird eine Versuchsanlage konzipiert, die in der Folge als portable Containerver-sion zu errichten ist. Nach ersten Probeversuchen soll die Versuchsanlage in ein Klärwerk integriert und im Praxisbetrieb optimiert werden.

Ersatz für fossile Brennstoffe: regionale Nutzungskonzepte für Biomasse

Um langfristig den weiter steigenden Energiebedarf decken zu können, braucht es Technologien, die auch bis dato ungenutzte nachhaltige Rohstoffe als Energieliefe-ranten nutzbar machen; Rohstoffe wie Gras- und Grünschnitt, Ernterückstände, Verarbeitungsreste aus land- und forstwirtschaftlicher Produktion oder Bioabfälle. »Fraunhofer UMSICHT treibt vor dem Hintergrund des nachhaltigen Wirtschaftens die Umwandlung von bislang nicht brennbaren, geringwertigen Rohstoffen in höher-wertige Produkte voran«, so Dr. Esther Stahl, Abteilung Verfahrenstechnik bei Fraunhofer UMSICHT.

»Durch geeignete Aufbereitungsschritte wie Zerkleinerungs-, Trocknungs- und Kom-paktierungsverfahren oder durch die hydrothermale Carbonisierung (HTC) entstehen Produkte, die sich als CO2-neutraler Ersatz für fossile Brennstoffe eignen.« Die bei der Biomassekonfektionierung entstehende Feinfraktion kann nach einem Hygieni-sierungsschritt als Bodenverbesserer in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Das entsprechende Hygienisierungsverfahren hat Fraunhofer UMSICHT gemeinsam mit der Franz-Josef Kipp GmbH & Co. KG entwickelt. So kann das Stoffstrommanage-ment von biogenen Reststoffen vor allem auf regionaler Ebene optimiert werden.

IFAT 2018

Die IFAT, Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft, findet vom 14. bis 18. Mai 2018 in München statt. Fraunhofer UMSICHT stellt in Halle B2, Stand 215/314 aus.

Weitere Informationen:

http://s.fhg.de/Tw2 Broschüre Fraunhofer-Innovationscluster bioenergy

Dipl.-Chem. Iris Kumpmann | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Weitere Informationen:
http://www.umsicht.fraunhofer.de/

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