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Monitoring von Klärschlammmonoverbrennungsaschen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung zur Ermittlung ihrer Rohstoffrückgewinnungspotentiale und zur Erstellung von Referenzmaterial für die Überwachungsanalytik

In Deutschland fallen jedes Jahr knapp 2 Million Tonnen Klärschlamm (Trockenmasse) an.Um das Rückgewinnungspotential von Phosphor und Technologiemetallen aus Klärschlammaschen bewerten zu können, wurden über 97 % der in Deutschland anfallenden Klärschlammaschen aus der Monoverbrennung repräsentativ beprobt und vollständig charakterisiert. Für Phosphor ergibt sich ein Rückgewinnungspotential von knapp 19.000 t/a, was über 12 % der in Form konventioneller mineralischer Dünger eingesetzten Menge an Phosphor entspricht. Eine direkte Rückgewinnung von Technologiemetallen aus der Asche scheint aufgrund geringer Gehalte nicht sinnvoll, kann aber im Verbund mit einer Phosphorrückgewinnung durch Nutzen von Synergien wirtschaftlich werden. Veröffentlicht in Texte | 49/2014.

Monitoring von Klärschlammmonoverbrennungsaschen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung zur Ermittlung ihrer Rohstoffrückgewinnungspotentiale und zur Erstellung von Referenzmaterial für die Überwachungsanalytik

In Deutschland fallen jedes Jahr knapp 2 Million Tonnen Klärschlamm (Trockenmasse) an. Knapp die Hälfte davon wird aktuell als Dünger in der Landwirtschaft bzw. zum Landschaftsbau eingesetzt, der Rest wird thermisch entsorgt. Klärschlämme stellen die Schadstoffsenke der Abwasserreinigung dar und können neben Schwermetallen auch organische Schadstoffe enthalten. Aufgrund von zunehmender Besorgnis über mögliche Gesundheits- und Umweltgefahren durch den direkten Einsatz der Klärschlämme in der Landwirtschaft ist heute davon auszugehen, dass dieser Verwertungsweg zugunsten der Verbrennung in Zukunft weiter an Bedeutung verlieren wird. Derzeit werden die Aschen fast ausschließlich entsorgt. Damit werden sämtliche in der Klärschlammasche enthaltenen Wertstoffe dem Wirtschaftskreislauf dauerhaft entzogen. Das gilt neben Technologiemetallen insbesondere für Phosphor (P). Der jährliche Phosphorbedarf in der Landwirtschaft beläuft sich in Deutschland auf über 500.000 t P, knapp 150.000 t davon werden in Form mineralischer Dünger aufgebracht. Dieser wird aus bergmännisch gewonnen Rohphosphaten hergestellt, für die in der EU eine nahezu vollständige Importabhängigkeit besteht und die teilweise stark mit Schwermetallen wie Uran und Cadmium belastet sind. Aus diesen Gründen wird die Suche nach alternativen Sekundärrohstoffquellen verstärkt. Um das Rückgewinnungspotential von Phosphor und Technologiemetallen aus Klärschlammaschen bewerten zu können, wurden über 97 % der in Deutschland anfallenden Klärschlammaschen aus der Monoverbrennung repräsentativ beprobt und vollständig charakterisiert. Für Phosphor ergibt sich ein Rückgewinnungspotential von knapp 19.000 t/a, was über 12 % der in Form konventioneller mineralischer Dünger eingesetzten Menge an Phosphor entspricht. Eine direkte Rückgewinnung von Technologiemetallen aus der Asche scheint aufgrund geringer Gehalte nicht sinnvoll, kann aber im Verbund mit einer Phosphorrückgewinnung durch Nutzen von Synergien wirtschaftlich werden. Quelle: Forschungsbericht

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, biogene kommunale Reststoffe und Reststoffe aus der Bioökonomie für eine Nutzung als Energieträger und zur Produktion von Grundchemikalien zu erschließen. Der Kern hierbei ist die gekoppelte Erzeugung von phenol- und furanhaltigen Lösungen und einer für die Monoverbrennung geeigneten Kohle durch hydrothermale Umwandlung. Dieser integrierte Umwandlungsprozess ist ebenso neu wie die Nutzung der Reststoffe aus der Bioökonomie, die Monoverbrennung von HTC-Kohle und eine auf das Prozesswasser zugeschnittene Abtrenntechnik. Damit wird es möglich, aus den Reststoffen hochwertige grüne Produkte zu generieren. Diese können in weiteren Bereichen der Bioökonomie genutzt werden. Die Koppelung der Produktion führt zu wesentlichen ökonomischen wie ökologischen Vorteilen, da die Ausgangsstoffe besser ausgenutzt und bisherige Abfallströme einer Nutzung zugeführt werden. Ebenfalls erstmalig wird eine Monoverbrennungsanlage für diese Kohle neu errichtet, welche dezentralisierbar und komplett unabhängig von fossilen Energieträgern sind. Das DBFZ übernimmt die wissenschaftlichen Untersuchungen des angestrebten Verfahrens in der Theorie und im Labormaßstab. Dabei erfolgen, ausgehend von der Optimierung der Menge an abtrennbarem Phenol und Furan für den derzeitigen HTC-Prozess, die Übertragung der Technologie auf neuartige Edukte sowie die Maximierung der Chemikalienausbeute. Das gewonnene Know-how ist Basis für die Erstellung eines Gesamtkonzeptes und die Erprobung an der Demonstrationsanlage.

Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abfallwirtschaft GmbH Halle-Lochau durchgeführt. Ziel ist es, biogene kommunale Reststoffe und Reststoffe aus der Bioökonomie für eine Nutzung als Energieträger und zur Produktion von Grundchemikalien zu erschließen. Kern ist dabei die gekoppelte Erzeugung von phenol- und furanhaltige Lösungen und einer für die Monoverbrennung geeigneten Kohle durch Hydrothermale Umwandlung. Dieser integrierte Umwandlungsprozess ist ebenso neu wie die Nutzung der Reststoffe aus der Bioökonomie, die Monoverbrennung von HTC-Kohle und eine zugeschnittene Abtrenntechnik. Damit wird es möglich aus den Reststoffen hochwertige grüne Produkte zu generieren. Diese können in weiteren Bereichen der Bioökonomie genutzt werden. Die Kopplung der Produktion führt zu wesentlichen ökonomischen wie ökologischen Vorteilen, da die Ausgangsstoffe besser ausgenutzt werden und bisherige Abfallströme einer Nutzung zugeführt werden. Ebenfalls erstmalig wird eine Monoverbrennungsanlage für diese Kohle neu errichtet, die eine Wärmeversorgung komplett unabhängig von fossilen Energieträgern ermöglicht und dezentral einsetzbar ist. Die AWH übernimmt im Projekt folgende Aufgaben: den Versuchsbetrieb einer vorhandenen HTC-Demonstrationsanlage zur Optimierung der Kohlequalität bis zur Einsetzbarkeit in der Monoverbrennung, die Übertragung auf neue Edukte, Aufbau und Betrieb der Monoverbrennungsanlage, die Versorgung des Versuchsbetriebes der Monoverbrennungsanlage mit HTC-Kohle und die Bereitstellung der Prozesswässer zur Aufarbeitung für die Gewinnung der Grundchemikalien.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innovatherm Gesellschaft zur innovativen Nutzung von Brennstoffen mbH durchgeführt. Mit der Technologie können alle phosphorhaltigen Einsatzstoffe verwertet werden. In der Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab wird die Verwertung von Klärschlammasche getestet. Es ist insbesondere zu untersuchen, wie die Asche zu Stückgut gebunden und verdichtet werden kann. Ferner wird das Prozessverhalten im Schachtofen analysiert, sowie die alternative Bewirtschaftung mit und ohne Synthesegaserzeugung geklärt. Die Qualität der Ein- und Ausgangsstoffe wird mit dem Analytikprogramm dokumentiert und die verfahrenstechnischen Messdaten bilanziert. Die Ziele sind: - Nachgewiesene Funktions- und Praxistauglichkeit der Technologie für die Verwertung von Klärschlammaschen - Bestätigte Eignung des Verfahrens für die spätere Verwertung monodeponierter Klärschlammaschen aus der Monoverbrennung. Die Arbeitsschwerpunkte sind: - Funktionsnachweis der Verarbeitung von Klärschlamm-Aschen verschiedener Zusammensetzung mit den Teilprozessen Brikettierung der Aschen und anschließende Schmelzvergasung in der Pilotanlage - Klärung der rechtlichen Rahmenbedingungen für die Verwertung weiterer Stoffe wie z.B. Tier- und Knochenmehl.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Endress Holzfeuerungsanlagen GmbH durchgeführt. Ziel ist es, biogene kommunale Reststoffe und Reststoffe aus der Bioökonomie für eine Nutzung als Energieträger und zur Produktion von Grundchemikalien zu erschließen. Kern ist dabei die gekoppelte Erzeugung von phenol- und furanhaltige Lösungen und einer für die Monoverbrennung geeigneten Kohle durch Hydrothermale Umwandlung. Dieser integrierte Umwandlungsprozess ist ebenso neu wie die Nutzung der Reststoffe aus der Bioökonomie, die Monoverbrennung von HTC-Kohle und eine zugeschnittene Abtrenntechnik. Damit wird es möglich aus den Reststoffen hochwertige grüne Produkte zu generieren. Diese können in weiteren Bereichen der Bioökonomie genutzt werden. Die Kopplung der Produktion führt zu wesentlichen ökonomischen wie ökologischen Vorteilen, da die Ausgangsstoffe besser ausgenutzt werden und bisherige Abfallströme einer Nutzung zugeführt werden. Ebenfalls erstmalig wird eine Monoverbrennungsanlage für diese Kohle neu errichtet, die komplett unabhängig von fossilen Energieträgern und dezentralisierbar sind. DBFZ: theoretische und praktische Untersuchungen zur Optimierung der Ausbeute und Qualität der Kohle und Chemikalien. HWS: Versuchsbetrieb HTC-Demonstrationsanlage, Optimierung Kohlequalität und Chemikalienausbeuten an der Demonstrationsanlage, Aufbau und Betrieb Monoverbrennungsanlage Endress: passt eine Feuerung aus dem Produktprogramm an die Anforderungen der HTC-Kohlenutzung an. Für die Untersuchung der Abtrennung der Phenole und Furane ergeht ein Unterauftrag.

Nutzung von Biomasseaschen für die Phosphorversorgung im Pflanzenbau

Das Projekt "Nutzung von Biomasseaschen für die Phosphorversorgung im Pflanzenbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Landnutzung, Professur für Pflanzenbau durchgeführt. Mit dem Projekt soll die pflanzenbauliche Nutzung von Biomasse-Aschen mit dem Ziel untersucht werden, die in den Aschen enthaltenen Nährstoffe möglichst vollständig wieder in die landwirtschaftlichen Nährstoff-Kreisläufe einzugliedern, ohne das Agroökosystem mit schädlichen Substanzen zu belasten. Im Fokus der Untersuchungen steht eine hohe Ausnutzung des in Biomasse-Aschen enthaltenen Phosphors. Es werden parallel Feld- und Gefäßversuche angelegt, in denen 3 verschiedene Biomasseaschen ausgebracht werden. Die Versuche beziehen sich auf das fruchtartenspezifische Potential zur P-Ausnutzung aus Aschen auf verschiedenen Böden sowie auf den Einfluss der Aschen auf die P-Fraktionen des Bodens und auf weitere Bodenparameter. Das Projekt soll einen Beitrag dazu leisten, die Aschen, die bei der Monoverbrennung unbelasteten pflanzlichen Ausgangsmaterials entstehen, in der Landwirtschaft zu verwerten und die Akzeptanz dieses 'Düngemittels' im Sinne einer nachhaltigen Erzeugung von Biomasse zu erhöhen. Aus den Ergebnissen sollen grundsätzliche Prinzipien zur Erhöhung der P-Ausnutzung aus Aschen abgeleitet werden.

Errichtung und Betrieb eines Klärschlamm-Heizkraftwerks der EnBW Energie Baden-Württemberg AG am Standort Walheim

Die EnBW Energie Baden-Württemberg AG (EnBW) mit Sitz in der Durlacher Allee 93 in 76131 Karlsruhe, plant zur regionalen Klärschlammentsorgung die Errichtung eines Klärschlammheizkraftwerkes am bestehenden Kraftwerksstandort in Walheim, Mühlstraße in 74399 Walheim. Vorgesehen ist eine sogenannte Monoverbrennung zur ausschließlichen Verbrennung von kommunalem Klärschlamm. Die maximale Feuerungswärmeleistung der Anlage beträgt 15,1 MWth. Die Anlage ist für maximal 180.000 Tonnen entwässerten Klärschlamm (EKS) sowie 5.000 Tonnen trockenen Klärschlamm (TKS) ausgelegt. Das entspricht einer Jahreskapazität von 50.000 Tonnen (Trockensubstanz) Klärschlamm.

RePhoR - Projekt RePhoR-MV (Konzeptphase): Regionales Phosphor-Recycling aus Klärschlamm in Mecklenburg-Vorpommern

Das Projekt "RePhoR - Projekt RePhoR-MV (Konzeptphase): Regionales Phosphor-Recycling aus Klärschlamm in Mecklenburg-Vorpommern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Professur für Wasserwirtschaft durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung einer ganzheitlichen Strategie für das P (Phosphor)-Recycling aus Klärschlamm für das Bundesland Mecklenburg-Vorpommern (MV) als eine Modellregion für Deutschland. Die bisher vorwiegend stoffliche Verwertung (64%) wird in den nächsten Jahren umzustellen sein. Aktuelle vorliegende Planungen zielen auf 1) Monoverbrennung (ca. 2/3 der Schlämme), 2) HTC (ca. 10% der Schlämme und 3) sonstige Lösungen (welche aber teilweise noch hohe Entsorgungsunsicherheiten bergen). Von diesem Status ausgehend will RePhor-MV differenzierte Lösungen für die Rückgewinnung und das Recycling von P für 1) Klärschlammaschen, 2) Prozesswasser der HTC und 3) Sonstige entwickeln. RePhor-MV kooperiert hierfür mit Partnern über die gesamte Wertschöpfungskette und den verantwortlichen Ministerien. In Zusammenarbeit mit der Düngewirtschaft und der regionalen Landwirtschaft sollen tragfähige Lösungen für die Nutzung von Sekundärphosphaten im Pflanzenbau erarbeitet werden. Das Konzept soll in der Umsetzungsphase großtechnisch pilotiert werden.

Teilprojekt H: Aschen aus Monoverbrennung und metallurgischer Schlacke

Das Projekt "Teilprojekt H: Aschen aus Monoverbrennung und metallurgischer Schlacke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Technologien der Metalle, Lehrstuhl Metallurgie der Eisen- und Stahlerzeugung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, die Rückgewinnung von Metallen aus Aschen und Schlacken durch Aufschluss aus den mineralischen Verbunden zu steigern. Durch das innovative ATR-Verfahren, ein mehrstufiges Trennungs-, Aufschluss- und Rückgewinnungs-Verfahren werden Verunreinigungen an den metallischen Anteilen praktisch vollständig abgeschlagen. So wird sichergestellt, dass auch feinste Metall-Partikel kleiner 1,0 mm hocheffizient abgetrennt werden. Elektro- und Elektronikschrott (WEEE-Abfall) stellt aufgrund des Gehaltes an seltenen und wertvollen Metallen einen Abfallstrom von besonderer Relevanz dar. Alternativ zu den bekannten aufwendigen Entsorgungsverfahren für Elektronikschrott sollen Szenarien untersucht werden, die eine thermische Behandlung bestimmter Stoffströme aus der Aufbereitung von Elektro- und Elektronikschrott in angepassten MVA bzw. EBS-Anlagen vorsehen. Im Rahmen des Arbeitspaketes werden durch die UDE Schlacken aus der Stahl-, Edelstahl- und Edelmetallindustrie identifiziert, in denen die elementaren Metalle in Form von kleinsten Tröpchen nicht mit klassischen mechanischen Trennverfahren vom mineralischen Anteil abgetrennt werden können, die sich aber für eine Prallzerkleinerung eignen. Die Schlacken werden dazu im Labormaßstab zerkleinert, klassiert und in den jeweiligen Fraktionen mittels der RFA analysiert. Darüber hinaus wird untersucht, ob die metallischen Anteile lichtmikroskopisch an Schliffen bestimmbar sind.

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