Koordination

Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR Fachgebiet Abwassertechnik
Franziska-Braun-Straße 7
64287 Darmstadt

 

Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Markus Engelhart
Tel.: +49 (0) 6151 16 20301
m.engelhart@iwar.tu-darmstadt.de

Partnerinstitutionen

  • Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Stoffstrommanagement und Ressourcenwirtschaft, Darmstadt
  • TVM Thermische Verwertung Mainz GmbH, Mainz
  • Stadt Frankfurt am Main, Stadtentwässerung Frankfurt am Main
  • Infraserv GmbH & Co. Höchst KG, Frankfurt am Main
  • Becker Büttner Held Rechtsanwälte Wirtschaftsprüfer Steuerberater PartGmbB, Berlin
  • Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Weimar
  • Fraunhofer-Gesellschaft, Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS, Alzenau
  • Entega Abwasserreinigung GmbH & Co. KG, Darmstadt
  • Abwasserverband Langen/Egelsbach/Erzhausen, Langen

Laufzeit

01.07.2020 – 31.05.2023 (Phase 1)

Webseite

RePhoRM

Regionales Phosphorrecycling im Rhein-Main-Gebiet unter Berücksichtigung industrieller und agrarischer Stoffkreisläufe

Kurzbeschreibung

Im Rahmen des Verbundvorhabens RePhoRM wird eine technologische sowie organisatorische Verbundlösung für ein Phosphorrecycling im Rhein-Main-Gebiet erarbeitet und umgesetzt. Basierend auf der Mono-Klärschlammverbrennungskapazität sowie deren potenziellen Ausbau in der Metropolregion FrankfurtRheinMain soll eine kooperative Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammasche erfolgen. Im Einklang mit der hessischen Ressourcenschutzstrategie wird als Phosphorrezyklat ein Düngemittelgranulat erzeugt, welches direkt zu Schließung des regionalen Nährstoffkreislaufes in der Landwirtschaft eingesetzt werden kann. Bei der Umsetzung des Phosphorrecyclings gilt es, die Partikularinteressen der Verbundpartner in Hinblick auf die Technologie zur Phosphorrückgewinnung sowie auf die Formierung eines Phosphorrecyclingverbunds zu berücksichtigen. Aus technologischer Sicht wird eine Entfrachtung von Schwermetallen aus der Klärschlammasche vor der eigentlichen Phosphorrückgewinnung angestrebt. Im Rahmen des Vorhabens wird daher die PHOS4green-Technologie zur Erzeugung eines Düngemittelgranulats um eine Schwermetallentfrachtung der (Input-)Klärschlammaschen weiterentwickelt und das Verfahren großtechnisch umsetzt. Neben einer ökonomischen sowie ökologischen Untersuchung des Phosphorrecyclings wird die Verbundlösung rechtlich bewertet sowie organisatorisch ausgestaltet.

Ziel

Die übergeordneten Ziele des RePhoRM-Vorhabens lauten:

  • Großtechnische Implementierung der weiterentwickelten PHOS4green-Techologie zur P-Rückgewinnung aus Klärschlammaschen.
  • Bundesland-übergreifende Ausgestaltung einer Verbundlösung zum P-Recycling in der Metropolregion FrankfurtRheinMain unter Berücksichtigung der maßgeblichen Betreiber von Mono-Klärschlammverbrennungs- und Abwasserreinigungsanlagen.

Arbeitsschwerpunkte

  • Quantitative und qualitative Erfassung sowie Bilanzierung der Klärschlammascheströme im Kontext einer übergeordneten Verbundlösung
  • Erfassung und Bilanzierung von Schwermetalleinträgen in das Abwassernetz sowie die Abwasserreinigungsanlagen der Stadtentwässerung Frankfurt am Main
  • Erarbeitung möglicher Handlungsempfehlungen zur Minimierung des Schwermetalleintrags in das Abwassernetz
  • Untersuchung zur Rücklösung und Abtrennung von Schwermetallen aus Klärschlammaschen im Labor- sowie Demonstrationsmaßstab
  • Optimierung der Sprühgranulierung auf die durch die Schwermetallentfrachtung geänderten Rahmenbedingungen
  • Bewertung der Düngemittelkonformität des gewonnenen Düngemittelgranulats vor dem Hintergrund der Verwertungsaspekte und der Akzeptanz in der Landwirtschaft
  • Begleitende Ökobilanzierung der technischen Entwicklung zur Schwermetallentfrachtung sowie ökobilanzielle Betrachtung des Phosphorrecyclings
  • Erarbeitung eines rechtlichen und organisatorischen Rahmens zur Ausgestaltung eines Phosphorrecyclingverbunds
  • Ökonomische Betrachtung der Verbundlösung und Erstellung eines Business Cases
  • Großtechnische Umsetzung des P-Recyclings als Verbundlösung im Rhein-Main-Gebiet

Arbeitspakete

Kurzbeschreibung

Die Stoffströme in der angestrebten Verbundlösung werden qualitativ wie auch quantitativ erfasst sowie bilanziert. Diese Bilanz dientletztlich als Dimensionierungsgrundlage für die Umsetzung der P-Rückgewinnung. Zudem soll die dynamische Entsorgungssituation bedingt durch verschiedene Aschelieferungen und -qualitäten erfasst werden, um die notwendige Flexibilität und Leistungsfähigkeit des P-Recyclingverfahrens zu identifizieren (AP 1.1, 1.2). Parallel dazu sollen Eintragspfade der maßgeblichen Schwermetalle in Ballungsräumen untersucht werden (AP 1.3) Handlungsempfehlungen zur Reduzierung dieser Einträge werden erarbeitet und ökobilanziell in die Bewertung des P-Recyclings mit aufgenommen.

Kurzbeschreibung

Das PHOS4green-Verfahren veredelt die dem Prozess zugeführte KSA vollständig zu einem P-reichen Düngemittel mit möglichst geringem Anfall von Neben- bzw. Reststoffen. Eine Schwermetallentfernung ist mit diesem Verfahren bisher nicht umsetzbar. Die Herausforderung im Rahmen des Projekts besteht darin, zielorientiert die nach Düngemittelrecht relevanten Schwermetalle aus der KSA zu entfernen und simultan den Reststoffanfall und den damit verbundenen Verwertungs- und Entsorgungsaufwand so gering wie möglich zu halten. Die nach der Schwermetallentfernung verbleibenden Aschebestandteile sollen weiterhin zu einem Düngemittel veredelt werden. AP 2 unterteilt sich dabei in drei Arbeitsschwerpunkte zur differenzierten Untersuchung, Anpassung und Optimierung der verfahrenstechnischen Module zur Phosphorrückgewinnung. Dabei unterscheiden sich AP 2.1 und 2.2 maßgeblich im zu untersuchenden Maßstab. So werden im Labormaßstab (AP 2.1) die grundlegende Eignung der Schwermetallentfrachtung und im halbtechnischen Maßstab (AP 2.2) die Dimensionierungsgrundlage sowie die Optimierung für die in AP 2.3 geplante großtechnische Umsetzung untersucht.

Kurzbeschreibung

Parallel zu den technologischen Fragestellungen in AP 2 werden in AP 3 ökologische (AP 3.2) und ökonomische (AP 3.3) Aspekte für das geplante P-Recycling sowie für die Integration der Schwermetallabreicherung betrachtet. Die Bewertung bezieht ebenfalls die in AP 1 entwickelten Maßnahmen zur Reduzierung des Schwermetalleintrags im Abwassernetz mit ein und berücksichtigt die Verwertung des erzeugten Rezyklats und der anfallenden Reststoffe (AP3.1).

Kurzbeschreibung

Neben den übergeordneten allgemeinen rechtlichen Fragestellungen zum P-Recycling ist auch die Organisationsform des Verbunds auszuarbeiten. Besondere Herausforderungen ergeben sich durch die unterschiedlichen Organisationsformen der Projektpartner, dem Pilotcharakter des Vorhabens in Bezug auf die Phosphorrückgewinnung sowie die angestrebte, bundeslandübergreifende Kooperation. Ziel ist es hierbei, einen Verbund zu schaffen, der einen angemessenen Interessenausgleich zwischen den gebührenfinanzierten Partnern und den involvierten Unternehmen aus der Recyclingwirtschaft herstellt.

Kurzbeschreibung

Anhand der erarbeiteten Verbundlösung zum P-Recycling für das Rhein-Main-Gebiet werden die exemplarisch ermittelten Ergebnisse sowie die bei der Ausgestaltung von Kooperationen maßgeblich zu nehmenden Hürden in Form eines Leitfadens in ein breit anwendbares und praktikables Hilfsmittel übertragen, welches die Vorbereitung, Ausgestaltung und Realisierung von möglichen P-Recyclingverbünden unterstützt (AP T.1). Zudem werden in einer Potenzialabschätzung die Ergebnisse zur weiterentwickelten PHOS4green-Technologie in Hinblick auf die nun einsetzbaren Klärschlammaschen sowie auf die Flexibilität des Verfahrens gegenüber potenziellen Grenzwertverschärfungen zusammengefasst und bewertet (AP T.2).

Verwertungswege

Mit der Umsetzung des Konzepts des Verbundvorhabens RePhoRM als Leuchtturmprojekt wird für eine der wichtigsten Metropolregionen Deutschlands mit bereits gut entwickelter Infrastruktur zur Monoverbrennung von Klärschlamm die nachhaltige Nutzung der Ressource Phosphor gestärkt. RePhoRM festigt durch interkommunale Zusammenarbeit die Vernetzung der Akteure im Ascheverbund, so dass alle Beteiligten unmittelbar die erarbeiteten Ergebnisse verwerten können.