In der Industrie werden Hochtemperaturprozesse (800 - 2000°C) zur Produktion von Zementklinker, Kalk oder anderen Produkten eingesetzt. In diesen Prozessen wird meist Erdgas oder Kohle für die Erzeugung von Hochtemperaturprozesswärme eingesetzt. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines einsatzfähigen Systems für die Konversion von Klärschlamm und anderen biogenen Rest- und Abfallstoffen in ein Brenngas zur direkten Substitution von fossilen Brennstoffen in Hochtemperaturindustrieprozessen. Im Rahmen von NaBI werden folgende Innovationen erforscht und erprobt, um die spezifischen Anforderungen der Hochtemperaturindustrieprozesse zu erfüllen: (1) Flexibilisierung des Gasifizierungsverfahrens bezüglich der Brennstoffqualität durch Optimierung der Wirbelschichtfluidisierung und damit Ermöglichung der Gasifizierung von Klärschlamm wechselnder Qualität sowie von weiteren Rest- und Abfallstoffen für einen breiten Einsatz des NaBI-Ansatzes. (2) Steigerung des Heizwerts des Brenngases durch Einsatz von Sauerstoff: Dadurch wird in gängigen Hochtemperaturprozessen eine weitaus höhere Substitutionsrate von Primärenergie ermöglicht. (3) Optimierung der Qualität der Klärschlammasche als Rohstoff für die Phosphorrückgewinnung durch Einsatz von Additiven. Damit wird die Attraktivität der Asche für Phosphorrückgewinnung erhöht. (4) Untersuchung und Nachweis des Einsatzes von Infrarot-Kamerasystemen für die Prozessüberwachung und -regelung. Bis 2026 wird die Marktreife für die optimierte Brenngasbereitstellung für Industrieprozesse durch Klärschlammgasifizierung erreicht, sodass die erste kommerzielle Anlage bis 2027 realisiert werden kann.
Soil organic matter is considered to become an increasingly important source of bioavailable phosphorus (P) with depletion of inorganic P within primary minerals. Current concepts on P cycling and mobilization of organic P largely ignore the formation of mineral-organic associations. This project aims to link processes occurring at the nanoscale on mineral surfaces with the bioavailability of organic P, with particular focus on the influence of biodiversity and establishment of functional niches by microbial communities on P recycling in soils. Along a soil P availability gradient the proportion of mineral-associated P as well as its composition (31P NMR and X-ray absorption near edge structure spectroscopy) will be determined and related to mineralogical soil properties. Based on adsorption and desorption experiments using both, monomeric and polymeric P sources, the recycling potential of mineral-bound organic P by various biotic communities (plants, mycorrhiza, bacteria) will be determined in mesocosm and field experiments. We expect to assess the relevance of mineral-associated organic P for the P recycling of forest ecosystems and to identify the major controlling abiotic and biotic variables.
Hintergrund: Obwohl Nanopartikel und Kolloide (NPC) als Vektoren für P-Verluste und P-Neuverteilungen in Waldsystemen fungieren, fehlen grundsätzlichen Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen steuernden Umweltfaktoren und dem Schicksal, Transport und der zusammensetzung von NPC und ihrer P-Beladung. Wir postulieren, dass hydrologisch bedingte NPC-Verluste und -umverteilungen eine dreifache Gefahr für das langfristige biogeochemische Recycling von P in Waldökosystemen und damit die Ökosystemernährung darstellen. Projektziel: Aufklärung der Bedeutung und Steuerung von NPC-Verlusten und -umverteilungen für die langfristige Effizienz des P-Recycling in Waldökosystemen. Projekt-Hypothesen: Mobile Kolloide in Waldökosystemen entstammen hauptsächlich dem organischen Oberboden (alle WPs), (ii) Laterale Flüsse vom kolloidalen P während Starkregenereignissen begrenzen langfristig die maximale P-Wiederverwertungseffizienz von Waldökosystemen (WP1), (iii) P ist überwiegend mit organischen Kolloiden assoziiert und größtenteils bioverfügbar, was eine weitere Limitierung der P-Wiederverwertung im Wald darstellt (WP2), (iv) Die Kolloidverlagerung in Wäldern führt zu P-reichen und P-armen Stellen (laterale Umverteilung) bzw. zu einem P-Transfer aus oberflächennahen organischen Horizonten zum mineralischen Unterboden und damit zu einer P-Festlegung in diesem Horizont (WP3), und (v) Abnehmende atmosphärische Einträge von organischen Säuren und Kalkung erhöhen den pH Wert und reduzieren das austauschbare bzw. gelöste Al3+ im Waldoberboden, was die Mobilisierung bzw. den Verlust von kolloidalem P fördert (WP4). Methodik: Wir werden die Konzentration und Zusammensetzung von Kolloiden in den Wasserproben i) aus den Streulysimetern, ii) aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitte (trenches) und iii) aus den Oberläufen von Bächen an den Versuchsstandorten in Bad Brückenau, Conventwald, Vessertal und Mitterfels bestimmen. Die Kolloide werden mittels Feld Fluss Fraktionierung fraktioniert bzw. isoliert und in Kombination mit ICP-MS, TOC und TN Analyse, sowie TEM gekoppelt mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie charakterisiert. Aufgaben/Arbeitspakete: WP1: Entnahme von Wasserproben aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitten (trenches) (mit Puhlmann/Weiler und Julich/Feger). Entsprechend unserer Hypothese sollte die Gesamtmenge von NPCs aus präferenziellen Fließwegen, dem lateralen Fluss und den Oberläufen der freigesetzten Menge aus der organischen Bodenoberschicht gleich sein. WP2: Untersuchung der Bioverfügbarkeit der NPC aus dem 'interflow' und den Oberläufen durch Inkubationsexperimente mit Enzymen um Phosphatester und Inositol-Phosphate nachzuweisen (mit Kaiser/Hagedorn/Niklaus). (Text gekürzt)
Das trade balance model (Leistungsbilanzmodell) postuliert, dass Pflanzen, die eine Symbiose mit Arbuskulären Mykorrhizapilzen (AM-Pilze) eingehen, desto mehr abhängiger von ihren Pilzpartner werden, je mehr die Phosphorverfügbarkeit sinkt. Daraus folgt, dass die Bedeutung der AM-Symbiose vermutlich in Ökosystemen mit einer geringen Phosphorverfügbarkeit steigt. Durch die Kombination, die AM-Gemeinschaft zu messen und die Phosphorpools im Boden genau zu berechnen, erwarten wir, einen komplett neuen Einblick darauf zu bekommen, zu welchen P-Pools Schlüsselarten wie AM-Pilze Zugang haben. Darüber hinaus erwarten wir neue Ergebnisse über die Diversität und Abundanz der AM-Pilze in diesem für diese Organismusgruppe 'nicht-klassischen' Ökosystem Buchenwald. Wir stellen die Hypothese auf, dass AM-Pilze, als Hauptvertreter der Phosphoraufnahme bei vielen Pflanzen in Abundanz und Diversität im Unterwuchs (sowohl im Boden als auch in den Wurzeln) entlang einer graduellen Phosphorabnahme zunehmen, und dass sie daher zunehmend zu einem Phosphorrecycling beitragen. Für dieses Ziel beabsichtigen wir die AM-Pilz Abundanz (Hyphenlänge und Wurzelkolonisierung) zu messen und zusätzlich dazu die AM-Pilz-Diversität mittels Pyrosequenzierung. Dies kann möglicherweise dazu animieren, andere 'nicht-klassische' Ökosysteme zu untersuchen, in denen sich eventuell auch eine unbekannte hohe AM-Pilz-Diversität verbirgt. Ein zusätzliches Gewächshausexperiment wird es uns ermöglichen, die Höhe der Phosphoraufnahme der Pflanze über die AM-Hyphen zu quantifizieren, was nach unserer Kenntnis noch nie in diesen Ökosystemen gemacht wurde.
Die Forderungen nach einem nachhaltigen Phosphor (P) Management werden seit Jahren dringlicher, vorangetrieben insbesondere durch die Erkenntnis, dass einerseits versorgungsseitig eine große Importabhängigkeit besteht, und andererseits die beträchtliche Ineffizienz in der Nutzung dieses essentiellen Elements aufgezeigt wurde. Die größtenteils gute Datenlage zu P in Österreich ermöglichte es, diesen Stoff und seine Stoffflüsse in hohem Detail nachzuverfolgen und ungenützte Potentiale wie beispielweise in Klärschlamm und Tiermehl auf nationaler Ebene zu quantifizieren (Egle et al., 2014; Zoboli et al., 2016a, b). Zur Ausschöpfung des P-Potentials des Abwassers wurde eine Reihe von Verfahren entwickelt, die P aus Abwasser, Klärschlamm oder Klärschlammasche rückgewinnen können. Begleitet wurden diese Entwicklungen durch Studien über die technologische, ökonomische und ökologische Bewertung dieser Verfahren, die deren Leistungsfähigkeit in Bezug auf ein effizientes P-Recycling, deren Kosten und deren technische Entwicklung aufzeigten (Egle et al., 2014). Die vorhandenen Potentiale und Möglichkeiten zur P-Rückgewinnung sind daher bekannt, gleichzeitig hat sich jedoch gezeigt, dass eine P-Rückgewinnung derzeit wirtschaftlich nicht selbsttragend ist und die rechtlichen Rahmenbedingungen, sowie Anreize für ein effizientes Recycling, erst geschaffen werden müssen. Dementsprechend wurden vom BMLFUW für den Bundes-Abfallwirtschaftsplan (BAWP) 2017 (BMLFUW, 2017) die Strategien zur zukünftigen Klärschlammbewirtschaftung und die Vorgaben für eine P-Rückgewinnung ausgearbeitet, und in Entwurf-Fassung bereits bekannt gegeben. Hiernach soll konkret die landwirtschaftliche Ausbringung von Klärschlamm von Kläranlagen größer als 20.000 EW60 verboten und gleichzeitig eine verpflichtende P-Rückgewinnung auf jenen Kläranlagen eingeführt werden. Projektziele - Aus diesem Forschungsbedarf wurden für dieses Projekt folgende Ziele abgeleitet: - Bewertung der ökonomischen und ökologischen Effizienz von Szenarien der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm unter Einbeziehung der regionalen Strukturen des Klärschlammaufkommens, durch Darstellung von volkswirtschaftlichen Kosten und Investitionskosten, der zu schaffenden Strukturen, sowie von Umweltauswirkungen (Erhöhung des Treibhausgaspotentials, der Schwermetallbelastung der Landwirtschaft, ...) - Darstellung möglicher Folgen und Widersprüche von gesetzlichen Vorgaben für die Erreichung der Ziele für P-Recycling und allenfalls für andere Bereiche der Abwasser- und Abfallwirtschaft - Ableitung von geeigneten Ansätzen für die Festlegung von Steuerungselementen für ein optimiertes Phosphormanagement in Österreich. (Text gekürzt)
Im Chemiepark Schkopau im Saalekreis wird in den kommenden zwei Jahren eine innovative Anlage zur Phosphor-Rückgewinnung entstehen. Phosphor ist eine wichtige Grundlage allen Lebens, Hauptbestandteil von Düngemitteln. Die Europäische Union hat Phosphor zudem als kritischen Rohstoff eingestuft, weil er nur aus wenigen Ländern bezogen werden kann. Die Unternehmen Gelsenwasser und EasyMining setzen deshalb auf die Rückgewinnung des kostbaren Rohstoffs. Unterstützung erhalten sie vom Umweltministerium Sachsen-Anhalt. Für das Projekt stellt das Ministerium 27 Millionen Euro aus dem Just Transition Fund (JTF) der EU bereit. Am Donnerstag hat Umweltminister Prof. Dr. Armin Willingmann den Bescheid überreicht. „Mit der Ansiedlung der hochinnovativen Anlage zur Phosphorrückgewinnung kann sich Sachsen-Anhalt einmal mehr als Land der Zukunftstechnologien profilieren“, betonte Willingmann. „Phosphor gilt als ein kritischer Rohstoff, auf den vor allem unsere Landwirtschaft angewiesen ist. Gerade für Länder wie Deutschland, die jährlich tausende Tonnen Phosphor importieren müssen, könnte der Aufbau einer Kreislaufwirtschaft, in der Phosphor in nennenswertem Umfang zurückgewonnen wird, ein echter Fortschritt sein. Die Rückgewinnung des Rohstoffs könnte darüber hinaus auch einen wichtigen Beitrag zum Schutz unserer Umwelt und unserer natürlichen Ressourcen leisten.“ Für die Errichtung der Anlage haben Gelsenwasser und EasyMining die Phosphorgewinnung Schkopau GmbH (PGS) gegründet. Die Gesamtinvestition für die Anlage liegt im hohem zweistelligen Millionenbereich, sie soll Anfang 2027 in Betrieb gehen. Am Standort soll nach Angaben der Unternehmen erstmals eine neue, umweltschonende Technik („Ash2Phos“) zur Phosphor-Rückgewinnung eingesetzt werden. Der aus Klärschlammasche gewonnene Phosphor soll eine hochwertige Qualität haben und kann den Angaben zufolge direkt sowohl als Düngemittel, aber auch in der chemischen Industrie eingesetzt werden. Mit dem Verfahren könnten auch weitere nutzbare Stoffe gewonnen werden. „Wir wollen in Europa eine Kreislauflösung für den lebenswichtigen Nährstoff Phosphor etablieren“, erläuterten Christian Kabbe, EasyMining-Geschäftsführer und Agnes Janda, Bereichsleiterin Abwasser bei Gelsenwasser. „Das wird eine stabile Versorgung mit hochwertigem Phosphor absichern und darüber hinaus zu einer nachhaltigeren Lebensmittelversorgung beitragen. Durch die Monoverbrennung von Klärschlämmen und die Phosphorrückgewinnung aus der Asche beginnen wir mit der Aufbereitung von Abfällen aus der kommunalen Abwasserbehandlung und stärken den Gewässer- und Bodenschutz in Deutschland.“ Bislang muss Deutschland jährlich tausende Tonnen Phosphor importieren. Rund 84 Prozent der weltweiten Phosphatreserven verteilen sich dabei auf gerade einmal sechs Länder. Davon entfallen zwei Drittel auf Marokko, gefolgt von China, Ägypten, Algerien, Südafrika und Brasilien. Hauptproduzent von Phosphatgestein ist mit 90 Millionen Tonnen die Volksrepublik China. Der Importanteil könnte in den kommenden Jahren signifikant gesenkt werden, wenn Phosphor verstärkt vor allem aus Kläranlagen zurückgewonnen wird. Impressum: Ministerium für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt Pressestelle Leipziger Str. 58 39112 Magdeburg Tel: +49 391 567-1950, E-Mail: PR@mwu.sachsen-anhalt.de , Facebook , Instagram , LinkedIn , Mastodon und X
Im Jahr 2017 wurde die Klärschlammverordnung (AbfKlärV) neu gefasst. Dabei wurde festgeschrieben, dass ab 2029 die Rückgewinnung von Phosphor (P) aus Klärschlamm für alle Kläranlagen verpflichtend ist. Als ein Hemmnis für die fristgerechte Umsetzung von Maßnahmen zur P-Rückgewinnung wurde die Umlagefähigkeit von Kosten auf die Abwassergebühren identifiziert. Primäres Ziel des vorliegenden Sachverständigengutachtens war es daher zu prüfen, in wie weit und zu welchem Zeitpunkt die Anforderungen aus der AbfKlärV gebührenrechtlich ansatzfähig sind. Das Gutachten beantwortet Fragen zur Gebührenfähigeit von Maßnahmen zur P-Rückgewinnung, insbesondere auch von solchen, die vor 2029 anfallen. Veröffentlicht in Texte | 120/2025.
Zielsetzung: Technologiemetalle kommen aufgrund ihrer exponierten Materialeigenschaften in vielen Zukunftstechnologien zum Einsatz. Ein Problem stellen die aktuellen Gewinnungsarten der Metalle dar. Zum einen finden sich die größten Lagerstätten in den ärmsten Ländern der Welt, was zu enormen Preis- und Lieferproblemen führt. Die Preise für die Metalle haben sich teilweise verdoppelt. Zum anderen werden zur Gewinnung Wälder gerodet, Flüsse vergiftet, Menschen ausgebeutet und ganze Ökosysteme zerstört. In Kombination mit dem enormen Energieverbrauch sind die Abbaupraktiken eine der größten Umweltbedrohungen unserer Zeit geworden. Eine bisher noch ungenutzte Quelle für die (Rück-)Gewinnung von Technologiemetallen stellt Klärschlamm bzw. Klärschlammasche dar. Bisher werden diese Aschen fast ausschließlich auf Deponien entsorgt. Ab 2029 wird es aber aufgrund der Klärschlammverordnung eine große Änderung im Bereich des Klärschlammes geben, durch die die Rückgewinnung von Phosphor gesetzlich verpflichtend wird. Bei den zur Rückgewinnung häufig verwendeten, nasschemischen Verfahren werden die Klärschlammaschen in saure Lösung gebracht, um den Phosphor quantitativ zu lösen. Dabei gehen auch verschiedene Metalle in unterschiedlichem Maße in Lösung und liegen so bereits als Ionen vor. Durch den nasschemischen Aufschluss wird die Möglichkeit der Rückgewinnung von weiteren Rohstoffen, insb. von den Technologiemetallen, ressourcentechnisch und wirtschaftlich deutlich verbessert. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines technischen Moduls, mit welchem es möglich ist, im Zuge der P Rückgewinnung auch bestimmte Metalle aus der Klärschlammasche zu recyceln. Das entwickelte Modul soll direkt an den Verfahrensschritt der nasschemischen P-Rückgewinnung gekoppelt werden, ohne diesen zu beeinträchtigen. Durch den modularen Charakter soll das Recyclingverfahren einfach an die vorherrschenden Zusammensetzungen des Klärschlamms/ der Asche (z.B. bei besonders hohem Anteil an Nd) sowie die entstehende Menge angepasst werden. Um eine möglichst übertragbare Integration des Moduls in bestehende Anlagen zu ermöglichen, sollen zudem noch Bemessungsgrundlagen erarbeitet werden. Somit ist der Separationsprozess immer wirtschaftlich optimal ausgelegt und an beliebigen Anlagen(-größen) einsetzbar. Das Modul wird einen erheblichen Beitrag zur Umweltentlastung in den Bereichen des Landschutzes, der CO2-Emissionen und der Ressourcenschonung leisten.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 291 |
| Land | 22 |
| Wissenschaft | 1 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 3 |
| Förderprogramm | 243 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 43 |
| Umweltprüfung | 5 |
| unbekannt | 20 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 71 |
| offen | 244 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 298 |
| Englisch | 59 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 4 |
| Dokument | 30 |
| Keine | 202 |
| Unbekannt | 3 |
| Webseite | 90 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 192 |
| Lebewesen und Lebensräume | 214 |
| Luft | 120 |
| Mensch und Umwelt | 315 |
| Wasser | 194 |
| Weitere | 305 |