Phosphor ist ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen und deshalb als Dünger für die Landwirtschaft kaum zu ersetzen. Nur: Die Weltvorräte an Phosphat, dem Mineral, das Phosphor enthält, gehen zur Neige. Es dürfte deshalb in den kommenden Jahrzehnten deutlich teurer werden - wenn sich nicht das Recycling verbessern lässt.
Einen Schritt in diese Richtung haben nun Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) in Magdeburg gemacht. Sie wollen mit einer neuen Technik fast 15.000 Tonnen Phosphordünger recyceln - im Jahr. Das wären rund fünf Prozent des Gesamtverbrauchs, der laut Statista im Jahr 2013 bei 288.000 Tonnen lag.
Dazu verbrennen die Forscher Tiermehl, das aus Schlachthofabfällen hergestellt wird, vor allem aus Knochen. Mehr als 200.000 Tonnen fallen jährlich allein in Deutschland an. Ein großer Teil davon wird ohnehin verbrannt, weil es nur noch an Schweine, Federvieh und Fische verfüttert werden darf.
Die Forscher füllen das Mehl in einen Spezialofen mit einer Temperatur von 850 Grad Celsius. In der Brennkammer wirbeln Quarzsandkörner und Tiermehl durcheinander. So können die organischen Bestandteile des Tiermehls vollkommen verbrennen. Die Aschepartikel, die im Wesentlichen mit den Quarzsandteilchen im Reaktor herumtanzen, strömen in einen so genannten Ausbrandzyklon. Dort wird das Sand-Asche-Gemisch abgebremst.
Die Teilchen, die giftige Schwermetalle enthalten, fallen zu Boden, die übrigen Ascheteilchen, die das Phosphor enthalten, halten länger durch, weil sie leichter sind, und lassen sich am Ende eingefangen. Der Phosphatanteil dieser Teilchen liegt bei bis zu 16 Prozent. Das ist ebenso viel wie in den Lagerstätten, die in der Natur vorkommen.
Die bei der Verbrennung entstehende Wärme kann ebenfalls genutzt werden: indem sie einen Dampfkreislauf in Gang setzt, der Strom erzeugt, oder als Fernwärme.
"Konzept wird sich in zehn Jahren durchgesetzt haben"In Müllverbrennungsanlagen landet das Phosphor ebenfalls in der Asche. Da Tiermehl mit anderen Abfällen verbrannt wird, ist der Gehalt an Phosphor dort allerdings so gering, dass sich eine Aufarbeitung nicht lohnt. Außerdem ist die Asche mit Schwermetallen verseucht.
Die Wissenschaftler nutzen eine Wirbelschichtanlage, die etwa vier Meter hoch ist und eine Leistung von 150 Kilowatt hat. "Es ließe sich jedoch auch problemlos eine Anlage mit zehn Megawatt Leistung realisieren", sagt Patric Heidecke vom IFF. "In zehn Jahren", da ist sich der Experte sicher, "wird sich dieses Konzept durchgesetzt haben, da es sich auch für Klärschlamm eignet."
Damit geraten die Magdeburger allerdings an einen mächtigen Konkurrenten. Siemens hat die weltweit größte Anlage zur Klärschlammverbrennung, die das niederländische Unternehmen N.V. Slibverwerking Noord-Brabant in Moerdijk betreibt, umgerüstet, sodass aus der Asche Phosphate gewonnen werden können.
Eine andere Möglichkeit, Phosphor zu recyceln, haben Ingenieure der Berliner Wasserbetriebe entwickelt. In einen mit Klärschlamm befüllten Reaktor blasen sie Luft und Magnesiumchlorid ein. Das regt ohnehin im Schlamm lebende Mikroorganismen an, die Phosphate zu verspeisen. Übrig bleibt ein Gemisch aus Magnesium, Ammonium und Phosphat, das sich als Trockendünger eignet. Der übrige Schlamm wird in weiteren Schritten entwässert und später verbrannt.
Susteen Technologies, eine Ausgründung des Fraunhofer-Instituts Umsicht in Oberhausen, setzt auf eine andere Recyclingtechnik. Im Oktober nahmen die Ingenieure des jungen Unternehmens auf dem Gelände des Abwasserverbandes Altenrhein im schweizerischen Thal eine Anlage in Betrieb, in der Klärschlamm in Kohle umgewandelt wird. Forscher der Fachhochschule Nordwestschweiz entwickeln derzeit eine Methode, dieser Kohle Phosphate und Schwermetalle zu entziehen.
