Phosphor ist als Düngemittel unverzichtbar und seit dem Zusammenbruch des Schiffsverkehrs durch die Straße von Hormus akut knapp. Düngerpreise sind um 40 Prozent gestiegen, das UN-Welternährungsprogramm warnt vor einer Hungerkrise. Jetzt kommt ein Stuttgarter Forschungsergebnis zum richtigen Zeitpunkt: Phosphor lässt sich aus Klärschlamm zurückgewinnen.
Der „Dryer-Grinder“: Der neu entwickelte Mahltrockner macht aus Klärschlamm ein feines Pulver. Bild: Universität Stuttgart / Ayumi Schober
Phosphor ist für Düngemittel unverzichtbar – doch Europa hat selbst kaum welche. Der Bedarf wird mit Importen gedeckt, wovon ein großer Teil davon aus Marokko und Russland stammt. Dabei fließt der Rohstoff in großen Mengen in unsere Abwasserkanäle: Im Klärwerk landet Phosphor in Schlämmen, die zum Teil auf Feldern ausgestreut werden, aber meistens verbrannt werden. Ein Stuttgarter Forschungskonsortium hat nun ein Verfahren vorgestellt, das diesen Kreislauf schließen soll.
Wie fragil diese Versorgungslage ist, zeigt sich aktuell. China hat seine Phosphatexporte gestoppt – ein direkter Eingriff in einen Markt, auf dem der weltgrößte Produzent schon bisher ein Viertel des globalen Angebots stellte. Phosphatgestein steht seit 2014 auf der EU-Liste kritischer Rohstoffe; weißer Phosphor, das industrielle Endprodukt, muss importiert werden. Europäische Eigenproduktion ist kein theoretisches Thema, sondern genau das, woran ein Stuttgarter Forschungskonsortium fünf Jahre lang gearbeitet hat.
Die Universität Stuttgart hat Anfang April die Ergebnisse des EU-Projekts FlashPhos veröffentlicht. Fünf Jahre lang erarbeiteten 17 Partner aus fünf europäischen Ländern ein thermochemisches Verfahren, das Klärschlammasche in weißen Phosphor umwandelt – denselben Rohstoff, der sonst aus Gestein abgebaut wird. Das Horizon-2020-Programm finanzierte das Vorhaben mit rund zwölf Millionen Euro. Was das Verfahren von bisherigen Ansätzen unterscheidet: FlashPhos ist laut den Forschenden die einzige Technologie in Europa, die weißen Phosphor direkt aus Abfallströmen herstellen kann. Das ist entscheidend. Weißer Phosphor ist chemisches Ausgangsmaterial für Batterien, Flammschutzmittel, Katalysatoren und Halbleiter – alles Rohstoffe, die bisher vollständig aus Importen gedeckt werden. Ältere Rückgewinnungsverfahren liefern hingegen nur Phosphat, das lediglich für Dünger taugt, nicht für die Industrie. Als Nebenprodukte entstehen außerdem ein Zementsubstitut, eine Eisenlegierung und ein Schwermetallkonzentrat – der Klärschlamm wird damit nahezu vollständig verwertet.
Die Pilotanlage verarbeitet bereits 250 Kilogramm Klärschlammpulver pro Stunde. Die abgeschlossene Machbarkeitsstudie (FEED) sieht als nächsten Schritt eine Anlage mit 5.000 Tonnen pro Jahr an weißem Phosphor vor, integriert in ein Zementwerk, dessen Abwärme den Prozess mitversorgt. Die Industriepartner wollen 2028 mit der Großproduktion beginnen.
Die regulatorische Seite drängt. Ab 2029 schreibt die Klärschlammverordnung (AbfKlärV) vor, dass große Kläranlagen mit mehr als 100.000 Einwohnerwerten Phosphor aus Schlamm oder Schlammasche zurückgewinnen müssen. In Deutschland fallen jährlich rund 1,7 Millionen Tonnen Klärschlamm-Trockenmasse an. Würde dieser Strom vollständig erfasst, ließen sich etwa 50.000 Tonnen Phosphor pro Jahr zurückgewinnen – ein nennenswerter Anteil des deutschen Bedarfs.
Obwohl Phosphor als kritischer und systemrelevanter Rohstoff gilt, ist er ein blinder Fleck in der deutschen Kreislaufwirtschaft. Die Rückgewinnung ist technisch lösbar, die gesetzliche Pflicht steht. Aber die Frist 2029 rückt näher, und zwischen Pilotanlage und flächendeckender Infrastruktur liegen nur noch drei Jahre. Die Technik ist da. Die Frage ist, ob der politische Wille in Deutschland dahintersteht, das Gesetz umzusetzen und die Chance der Phosphor-Gewinnung zu nutzen.
Quelle:
- Universität Stuttgart: Neues Verfahren FlashPhos macht aus Klärschlamm Phosphor
- FlashPhos: From Research to Industrial Design