Mephrec
Metallurgisches Phosphor Recycling
Wirtschaftliche und energetische Aspekte des Phosphor-Recyclings aus Klärschlamm
Der abrupte allgemeine Preisverfall als Folge der weltweiten Wirtschaftskrise hat auch die Düngemittel-Industrie erfasst. Dabei ist eine Marktsituation entstanden, unter der es schwierig erscheint, auf der Grundlage des P-Recyclings aus Klärschlamm einen P-Dünger zu wettbewerbsfähigen Kosten herzustellen. Notwendige Kostensenkungen sind hier erst dann zu erreichen, wenn es gelingt, gleichzeitig das energetische Potenzial des Klärschlamms zu nutzen. In der Praxis schließen sich aber beim gegenwärtigen Stand der Technik die stoffliche und die energetische Nutzung des Klärschlamms in einem Verfahrensschritt gegenseitig aus. Dadurch geht in Deutschland ein großer Teil des theoretisch im Klärschlamm-Aufkommen enthaltenen Potenzials von ca. 27.000 t/a Phosphor und 20 Mio GJ/a verloren. Eine Überwindung dieses Mangels kann erst durch die Einführung geeigneter P-Recycling-Verfahren erwartet werden. Hierzu sind unterstützende Maßnahmen durch den Gesetzgeber erforderlich. Dazu gehören die Anerkennung der Stromerzeugung aus Klärschlamm als erneuerbare Energie, die Einrichtung rückbaufähiger Asche-Deponien sowie ein langfristiger Zeitrahmen für den Ersatz der bisherigen Klärschlamm-Mitverbrennung durch eine modifizierte Variante, die das gleichzeitige oder vorangegangene Phosphor-Recycling voraussetzt.
Weiterführender Text:
Scheidig, K.: Wirtschaftliche und energetische Aspekte des Phosphor-Recyclings aus Klärschlamm. KA – Korrespondenz Abwasser,Abfall 56 (2009) 11, S. 1138-1146
Zukunftsfähige Klärschlamm-Verwertung
Die bekannten Konzepte zur Entsorgung und zur Verwertung von Klärschlamm müssen zunehmend kritisch betrachtet werden, weil die energetischen und stofflichen Potenziale dieses „Abfallstoffs“ nur ungenügend genutzt werden. Es wird ein neues Konzept - Mephrec® (Abk. für „Metallurgisches Phosphor-Recycling“) - vorgestellt, das die Kriterien Wirtschaftlichkeit, Energie- und Rohstoff-Effizienz sowie Umweltverträglichkeit aus der Sicht eines Klärwerk-Betreibers erfüllt. Anhand einer Machbarkeits-Studie wird unter den aktuellen Betriebs-Bedingungen im Klärwerk einer deutschen Großstadt gezeigt, dass die Entsorgungskosten für den entwässerten Klärschlamm bereits dann sinken, wenn das im Klärschlamm enthaltene energetische Potenzial zur Stromerzeugung für den Eigenbedarf genutzt wird. Hierzu wird eine innovative einstufige Technologie eingesetzt, d.h. das P-Recycling und die Energie-Gewinnung aus Klärschlamm werden in einem einzigen Verfahrensschritt vollzogen. Die gleichzeitige Erzeugung eines P-Recycling-Düngers sichert in Abhängigkeit von der Marktlage zusätzliche Erlöse aus dem Dünger-Verkauf. Dabei können wettbewerbsfähige Preise kalkuliert werden, da diese Erlöse nicht zur Kostendeckung des Recycling-Prozesses beitragen müssen.
Weiterführender Text:
Scheidig, K., Mallon, J. u. Schaaf, M.: Zukunftsfähige Klärschlamm-Verwertung. KA – Korrespondenz Abwasser,Abfall 57 (2010) Nr. 9, S. 902-915
Phosphorquelle Klärschlamm
Moderne Formen der Klärschlamm-Verwertung sollten sowohl eine energetische als auch stoffliche Nutzung vorsehen. Dieser Anspruch wird mit dem Mephrec-Verfahren realisiert. Eine deutsche Großstadt hat hierzu eine Machbarkeits-Studie veranlasst. Dieser Beitrag stellt das Verfahren vor seiner Umsetzung in die Praxis vor.
Weiterführender Text:
Scheidig, K., Mallon, J. u. Schaaf, M.: Phosphorquelle Klärschlamm. Umweltmagazin; Springer VDI-Verlag. Sept. 2010
KLÄRSCHLAMMVERWERTUNG NACH DEM MEPHREC®-VERFAHREN
Klärschlamm-Verwertung im Klärwerk
Mit einer Machbarkeits-Studie zur Anwendung des MephrecÒ-Verfahrens in einem Klärwerk konnte nachgewiesen werden, dass die externe Klärschlamm-Entsorgung ersetzt werden kann durch eine zukunftsfähige interne Verwertung, die durch folgende Kriterien gekennzeichnet ist:
• gesicherte Wirtschaftlichkeit und hoher ökologischer Anspruch beim Phosphor-Recycling durch gleichzeitige stoffliche und energetische Verwertung des Klärschlamms in einem einzigen Prozess-Schritt
• Nutzung des im Klärschlamm enthaltenen energetischen Potenzials als Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs der Kläranlage durch Stromerzeugung für den Eigenbedarf und prozessinterne Abwärmenutzung
• Senkung der spezifischen Klärschlamm-Entsorgungskosten von 60 €/t KS auf 30-50 €/t KS (27 % TS) in Abhängigkeit von den internationalen Düngemittel-Preisen. Preisen.
• Nutzung des im Klärschlamm enthaltenen stofflichen Potenzials zur Erzeugung eines P-Düngers, der sich auszeichnet
- durch eine hohe Pflanzenverfügbarkeit des im Dünger enthaltenen Phosphats
- durch extrem niedrige Schwermetall-Gehalte, besonders Cd, Hg und U
- sowie dadurch, dass er frei von organischen Schadstoffen ist
Verwertung von Klärschlamm-Asche
Bei der Machbarkeits-Studie zur Anwendung des MephrecÒ-Verfahrens in einer Monoverbrennungsanlage zeichnet sich ab, dass eine wirtschaftliche Asche-Verwertung dann gegeben ist, wenn es gelingt, das Abgas der Mephrec-Anlage in die vorhandene Abgasanlage der Monoverbrennung einzubinden. Der Trend zu steigenden Düngemittelpreisen wie auch zu steigenden Kosten für die Asche-Entsorgung unterstützen die Asche-Verwertung mit dem Mephrec-Verfahren.
Klärschlamm-Verwertung durch Mitverbrennung
Das Mephrec®-Verfahren eröffnet die Möglichkeit, das bisher bei der Mitverbrennung vernichtete P-Potenzial zu erschließen, indem der Mitverbrennung eine entsprechende Mephrec®-Anlage zur Schmelzvergasung vorgeschaltet wird. Beim P-Recycling im Mephrec®-Reaktor wird ein Brenngas erzeugt, das nahezu die gesamte in der Trockensubstanz enthaltene Energie besitzt und zur Wärme- und Strom-Erzeugung genutzt werden kann. Den durch die Mephrec®-Anlage entstehenden Kosten sind nicht nur die Erlöse aus dem Schlacke- bzw. Dünger-Verkauf, sondern auch die Gutschriften aus dem CO2-Emissionshandel gegenzurechnen.
Weiterführender Text:
Scheidig, K., Mallon, J. u. Schaaf, M.: KLÄRSCHLAMMVERWERTUNG NACH DEM MEPHREC®-VERFAHREN. 7. Klärschlammtage Fulda, 03.2011