80% bis 90% des weltweiten Phosphorbedarfs resultieren aus dem Phosphatbedarf für Düngemittel. Produkte welche Phosphor als Phosphat recyceln können direkt den Düngemittelmarkt bzw. den Markt für Pflanzennährstoffe bedienen. Recyclingphosphate als Düngemittel unterliegen den Zulassungskriterien der DüMV, die aber den Einsatz von P-haltigen Abfällen zur Herstellung von Phosphatdünger stark einschränkt.

Phosphor-haltigen Abfälle, insbesondere der Klärschlamm enthalten neben dem Phosphor weitere Bodennährstoffe, die genutzt werden sollten. Mit dem metallurgischen Verfahren der Thomasmehlherstellung wurde über einhundert Jahre ein Phosphatdüngemittel hergestellt. Ein metallurgisches Verfahren zum Phosphatrecycling aus Abfällen kann so auf die Erfahrungen der Thomasmehlproduktion zurückgreifen. Neben den Erfahrungen der Thomasmehlproduktion sollten auch die Erfahrungen der Klärschlammmonoverbrennung berücksichtigt werden. Allgemein bekannt ist dadurch, dass die P-Verbindungen des Klärschlamms praktisch vollständig als P-Verbindungen in der festen Asche zu finden sind. 

Aus den Basisüberlegungen wird das nachfolgende Verwertungskonzept abgeleitet.

Die Kernkomponente des Konzeptes ist ein reRe-Schmelz-Zyklon. Das reRe-Schmelz-Zyklon-Verfahren kombiniert die oxidierende Verbrennung von Klärschlamm mit der Reduktion der dabei gebildeten flüssigen Schlacke in einer Kokssäule.  

Der Klärschlamm wird anteilig (ca. 50%) als getrockneter Klärschlamm mittels einer Injektordüse tangential in den Hochtemperaturbereich über dem Koksbett eingeblasen. Der andere Teil wird als entwässerter Klärschlamm kleiteilig von oben zentrisch in den Schacht zugeführt. Beim Absinken wird der entwässerte Klärschlamm quasi spontan getrocknet und das aus der Verbrennung aufsteigende heiße Abgas gekühlt. Die Verbrennung beider Klärschlammanteile wird so gesteuert, dass eine flüssige Schlacke entsteht, welche nach unten durch die Kokssäule in den Herd abfließt. Im Ergebnis entsteht, unabhängig vom eingesetzten Abfall, eine schadstoffentfrachtete, nichteluierbare Schlacke und eine Eisenmetallschmelze. Die flüssige Schlacke ist Grundstoff für ein neues Produkt (Phosresol) und wird in einem Wasserbad grobkörnig granuliert. Alternativ ist hierfür auch ein trockenes Verfahren möglich.

Phosresol enthält neben den Phosphatverbindungen weitere Nährstoffe in Form von bodeneigenen Oxiden analog zum Thomasmehl. Für dieses neue Produkt Phosresol wird das Schlackengranulat aufgemahlen. Phosresol wird als neues Produkt nach REACH registriert.

Vermarktungskonzept

Der nach REACH registrierte Stoff Phosresol wird in Form verschiedener Produkte vermarktet:

° Phosphatdüngemittel

Für dieses Produkt wird das Phosresol unter Zusatz von verdünnter Phoshporsäure granuliert. Die Eigenschaften werden so eingestellt, dass die Kriterien der DüMV erfüllt werden.

Für diese Produkt werden das Phosresol mit handelsüblichem Urgesteinsmehl gemischt, so dass die Kriterien der DüMV für ein Bodenverbesserer erfüllt werden.

Für diese Produkt wird einem Terra-Preta-Kompost Phosresol so beigemischt, dass die Kriterien der DüMV für ein Bodensubstrat erfüllt werden.

Die reRe-Schmelz-Zyklon-Anlage wird als Nebenanlage einer Verbrennungsanlage (z.B. Braunkohlekraftwerk, MVA, EBS) realisiert, so dass das Prozessgas des reRe-Schmel-Zyklons in der vorhandenen Verbrennungsanlage energetisch genutzt und gereinigt wird. In einem ersten Schritt wird eine Pilotanlage bereits am Standort einer Verbrennungsanlage errichtet. Mit der Pilotanlage wird der verfahrenstechnische und wirtschaftliche Nachweis des Verfahrens erbracht. Auf der Basis der Ergebnisse wird eine erste Großanlage errichtet. Der Standort der Pilotanlage wird zu einem Entwicklungszentrum für metallurgische Abfallbehandlung ausgebaut. Ziel sind sowohl die Erprobung weiterer phosphorhaltiger Abfälle für die Erzeugung des Phosresol als auch die metallurgische Verwertung anderer Abfälle wie z.B. Kraftwerksaschen, MVA-Aschen u.a. Einsatzstoffe.

Bearbeitungsstand

Erfahrungsstand

Das Konzept basiert auf vierzigjährigen Erfahrungen mit metallurgischen Prozessen der Gießereiindustrie, dem Schlackenschmelzen und der Schmelzvergasung von Abfällen.

Verfahrenstechnik

Das verfahrenstechnische Konzept in Form von Energie- und Massebilanzen wurde auf Excelbasis ausgehend von den Inputanlysen für die einzelnen Prozessschritte bis zu den Endprodukten kalkuliert. Für eine Pilotanlage am Standort einer vorhandenen Abfallverbrennungsanlage wurde ein Verfahrensfließbild erstellt.

Anlagenkonstruktion

Für den reRe-Schmelz-Zyklon einer Pilotanlage wurde ein Konstruktionsentwurf (Autodesk Inventor) erstellt.

Kosten

Sowohl für ein Pilotprojekt als auch für eine Großanlage wurden erste Kostenabschätzungen erstellt.