Über neun Milliarden Kubikmeter Abwasser werden jedes Jahr in deutschen Kläranlagen gereinigt. Neben organischen Verunreinigungen filtern die Anlagen auch Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor heraus. Das soll verhindern, dass sie in zu großen Mengen in Gewässer gelangen, dort die Wasserqualität verschlechtern und im schlimmsten Fall sogar Wassertiere das Leben kosten.
Nachdem die Kläranlagen die im Abwasser enthaltenen Stickstoffverbindungen herausgefiltert haben, werden diese unter hohem Energieverbrauch zu molekularem Stickstoff umgewandelt, der als Gas in die Atmosphäre entweicht. Phosphor wiederum wird meist in Form von Eisen- oder Aluminiumphosphaten ausgefällt und mit dem Klärschlamm entsorgt.
Testanlage mal sieben
Nach Ansicht von Marius Mohr vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik und sein Team ist dieses Vorgehen eine große Verschwendung. Denn sowohl Stickstoff als auch Phosphor können für Industrie und Landwirtschaft von großem Nutzen sein. So werden die natürlichen Phosphatvorkommen für die Produktion von Düngemitteln zum Beispiel stetig knapper, weshalb im besten Fall kein Gramm Phosphor einfach so „weggeworfen“ werden sollte.
Um das zu ändern, haben Mohr und seine Kollegen im Rahmen eines dreijährigen Projektes verschiedene neuartige Verfahren für Kläranlagen getestet. Zu diesem Zweck betrieben die Forschenden insgesamt sieben Demonstrationsanlagen auf dem Gelände der Kläranlage Erbach an der Donau. Die verschiedenen Herangehensweisen waren dabei von vornherein als eigenständige Module konzipiert, die bestehenden Kläranlagen in Zukunft als eine Art Upgrade dienen sollen.
Aus Abfall wird Dünger
Eine Möglichkeit, Kläranlagen zu einer klimaschonenden Kreislaufwirtschaft umzurüsten, besteht darin, sich die sogenannte Klärschlammfaulung zunutze zu machen, die in Kläranlagen ohnehin stattfindet. Dabei werden organische Stoffe aus dem Abwasser vergärt, um Biogas als erneuerbaren Energieträger zu produzieren. Nach der Faulung wird der Schlamm dann entwässert, und es entsteht sogenanntes Schlammwasser, das reich an Phosphor und Stickstoff ist. „Da sich Stoffe umso besser zurückgewinnen lassen, je höher sie konzentriert sind, setzen wir genau hier an“, erklärt Mohr.
Er und sein Team leiten das Schlammwasser in eine spezielle Anlage weiter, in der aus dem enthaltenen Phosphor sogenanntes Struvit entsteht – ein Dünger für die Landwirtschaft. Auch Stickstoff lässt sich damit aus dem Schlammwasser zurückzugewinnen und zu Düngemittel weiterverarbeiten. Wie sich auf dem Testgelände herausstellte, arbeiten sowohl dieses als auch andere Verfahren effizient und verbessern obendrein die Klimabilanz der Kläranlagen. Unter anderem verringerte sich durch ihren Einsatz der Ausstoß von klimaschädlichem Lachgas. Mohr und sein Team wollen ihre Projektergebnisse nun auch großtechnisch umsetzen und arbeiten dafür mit einer größeren Kläranlage in der Region zusammen.
