Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) - Fachbereich 4.4 - Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung durchgeführt. P-Recycler haben Verfahren und Produkte entwickelt, die teilweise mangels Nachfrage nicht in den Markt kommen oder weit unter Wert verkauft werden. Dabei stützen Glühphosphat aus Asche (AshDec) und Struvit die Hypothese, dass sie den Anforderungen des 'NextGen Fertilizer Konzepts' bereits entsprechen: i) keine Wasserlöslichkeit aber volle Verfügbarkeit für Pflanzen, ii) Silizium (AshDec), dem die Stärkung der Zellwände, die Verbesserung der Resilienz, sowie die Behinderung der Phosphatfixierung in sauren Böden zugeschrieben wird und iii) Magnesium (Struvit), das Enzyme aktiviert und essentiell für die Photosynthese ist. CLOOP wird Nährstoffspezies, Eigenschaften und Wirkung der Dünger durch chemische, mineralogische und ökologische Analysen, analytische Methodenentwicklung, sowie durch Gefäß- und Feldversuche in Deutschland, Brasilien und Australien dokumentieren. Die Ausrichtung auf subtropische und tropische Regionen mit hochproduktiver Landwirtschaft bringt Perspektiven, die in Europa noch wenig Beachtung finden: Nährstoffverluste durch Erosion, Leaching und P-Fixierung wobei letztere durch Starkregen und saure Böden mit hoher Fe- und Al-Konzentration wesentlich intensiver ausfallen. Unter diesen Bedingungen können die besonderen Eigenschaften der Recyclingdünger erforscht und festgestellt werden, unter welchen Voraussetzungen sie einen messbaren Vorteil für den Landwirt bringen und damit den Nutzwert erhöhen, so dass Recyclingdünger auch nachgefragt werden.
Das Projekt "Rückgewinnung von Phosphat aus Abwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft V-9 durchgeführt. Hintergrund/Problemstellung: Aus Abwasser können verschiedene Phosphatminerale gefällt werden, von denen jedoch Struvit (MgNH4PO4) aus verschiedenen Gründen besonders vorteilhaft ist: seine Komponenten werden im Vergleich zu anderen Mineralen langsamer mobilisiert, so dass die Nährstoffe eher von Pflanzen aufgenommen als ausgewaschen werden; Verunreinigungen durch Schwermetalle sind in Struvit aus einem Wiedergewinnungsprozess um zwei bis drei Größenordnungen geringer als in kommerziellen P-Düngern; mit Struvit als Dünger werden drei Hauptnährelemente (P, N, Mg) gleichzeitig ohne die Gegenionen Cl-, SO42-, Na+ appliziert. Wegen seiner relativ geringen Löslichkeit unter neutralen Reaktionsbedingungen kommt Struvit als kostengünstiger Ersatz für Dünger mit langsamer P-Nachlieferung oder als Komponente in anderen Düngemitteln in Frage. Forschungsziele: Aus anaerobem Abwasser von Faultürmen der Hamburger Stadtentwässerung soll Phosphor zurückgewonnen werden. Dazu wird ein Verfahren zur Fällung von Magnesium-Ammonium-Phosphat (Struvit) entwickelt, das den Einsatz von kostengünstig produziertem Magnesium vorsieht. Dieses wird vom Israelischen Projektpartner erzeugt und in einem dort zu entwickelnden Nano-Filtrationsverfahren aus dem Retentat der Meerwasserentsalzung gewonnen. Die dabei entstehende Lösung enthält hauptsächlich Calcium, Magnesium und Sulfat, aber auch Natrium und Chlor. Insbesondere Calcium kann die Bildung von Struvit behindern, indem andere phosphathaltige Minerale (Ca-Phosphate) entstehen. Ziel ist es, den Fällungsprozess so zu führen, dass die Bildung der unerwünschten Mineralfraktionen unterdrückt wird. Hierzu sollen Unterschiede in der Kinetik bei der Fällung der verschiedenen Mineralphasen ermittelt und genutzt werden. Ausgehend von Reaktorversuchen zur Bestimmung von kinetischen Konstanten für die Bildung verschiedener möglicher Fällungsprodukte soll ein kinetisch-stöchiometrisches Modell erstellt werden, mit dem die Qualität des Fällungsprodukts in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen und der ionaren Zusammensetzung vorhersagbar wird. Dieses Modell dient als Instrument zur Optimierung der Struvitfällung im Abwasser, indem die einzustellenden physikalisch-chemischen Betriebsparameter vorab ermittelt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Reaktorentwicklung, Gesamtkoordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Weimar, Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme, Professur für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Im Rahmen des Sabio- Projektes soll eine Reaktortechnologie entwickelt werden, welche sich zur Salzentfrachtung aus Perkolaten auf Biogasanlagen einsetzen lässt. In Deutschland wurden 2013 ca. 600 Trockenfermentationsanlagen zur Erzeugung von Biogas aus Bioabfällen, nachwachsenden Rohstoffen, Co-Fermentation und anderen Substraten betrieben (Quelle: DBFZ). Von diesen werden ca. 500 Anlagen im Pfropfenstromverfahren, 100 im Garagenverfahren betrieben. Im Perkolatleitungssystem der meisten Anlagen nach dem Garagenverfahren kommt es in regelmäßigen Abständen zu Verstopfungen durch Auskristallisation Struvit (MAP) und von Karbonaten ein Problem, dass auch auf vielen Kläranlagen und Nassvergärungsanlagen beobachtet werden kann. Die auskristallisierten Stoffe stellen Ressourcen am falschen Ort dar, die aktuell kostenaufwendig beseitigt werden müssen. Derzeit stellt die Spülung mit Essigsäure das einzig zuverlässige Mittel dar die Ablagerungen zu beseitigen. Diese Säuberung muss ca. zweimal jährlich durchgeführt werden, was aus ökonomischer Sicht, sowie den Aspekten Arbeitsschutz und Umweltauswirkungen problematisch ist. Struvitablagerungen sind ein verbreitetes Problem, sie treten an vielen Biogasanlagen verschiedener Bautypen auf und führen zu Effizienzminderung bei der Biogasproduktion und damit der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern. Ziel des Projektes Sabio soll sein, eine gezielte Entfrachtung von Salzen mittels innovativer Reaktorentechnologien, welche im Projekt entwickelt werden, zu erzeugen umso Betriebsstabilität, Ressourcenrückgewinnung und gesteigerte Anlageneffizienz möglich zu machen.
Das Projekt "Phosphatrückgewinnung aus Klärschlamm, Phase 3: Pilot scale microbial electrolysis cell stack for waste water refining into: recycling fertilizer, chemical base, and phosphate free sewage sludge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von University of applied sciences of Western Switzerland - Valais, Life Technologies Institute durchgeführt. Die vergangenen zwei Projekt-Phasen haben gezeigt, dass die Mikrobielle Elektrolyse Zelle (MEC; d.h. Elektrolyse-Durchflussreaktor nach dem Prinzip der mikrobiellen Brennstoffzelle) im Kleinmassstab von 3l bzw. 12 l funktioniert. Bei diesem Prozess entstehen aus ausgefaultem Klärschlamm Phosphat, P-freier Schlamm, Lauge und Wasserstoff. Phosphat wird in Form von Struvit zurückgewonnen. Dieses ist zehnmal reiner als gesetzlich vorgeschrieben. Ziel der jetzigen Phase ist die Verbesserung und das up-scaling der MEC bis zur transportierbaren Pilotanlage. Drei solche Pilotanlagen sollen im Praxisbetrieb auf den ARAs Sion, Martigny und Worblental mit unterschiedlich zusammengesetzten Abwässern getestet werden. Für die spätere kommerzielle Anlage sollen mehrere Zellen in einem Modul zusammengehängt und automatisiert werden. Die Module können auf den ARA's in bestehende Becken gehängt werden, vorausgesetzt dass dort die für die Mikroorganismen benötigten anoxischen Bedingungen herrschen.
Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 22.05.2015 (Beilage 1) an der Sitzung der Koko UT vom 18.06.2015 (Entscheid: Beilage 2) genehmigt.
Projektziele:
Eine Pilot-MEC mit einer Grösse von 240 l Anode bzw. 10 l/h Durchlaufleistung (semikontinuierlich) ist im Betrieb auf drei ARA's getestet. Für die Rückgewinnung des Phosphors und die Produktion der dafür benötigten Lauge sind die optimalen Prozessbedingungen im Labor ermittelt und die Eignung des Struvits als Dünger überprüft. Ebenso ist gemessen, wieviel Wasserstoff als Nebenprodukt entsteht.