Optimierte Energiegewinnung aus Kläranlagen 28.05.2019, 11:01 Uhr

Die Kläranlage wird zur Düngerfabrik

Phosphate lassen sich mit einem neuen Schweizer Verfahren zu mehr als 90% zurückgewinnen. Der Rest wird in wertvolles Brenngas umgewandelt, das sich zur Strom- und Wärmeerzeugung eignet.

Strahlende Weltkugel für Naturschutz

Foto: panthermedia.net / Mustafa Almir Mahmoud

Einst landete Klärschlamm als Dünger auf den Feldern. Wegen des zunehmenden (heute aber wieder rückläufigen) Schwermetallgehalts lässt sich nur noch ein kleiner Teil auf diese Art verwerten. Schade, denn er enthält große Mengen an Phosphaten, also an wertvollem Dünger. Oft sind es 20 Gramm pro Kilogramm und mehr. Und er enthält sehr viel organisches Material, das sich für die Umwandlung in Gas eignet, welches sich zur Strom- und Wärmerzeugung nutzen lässt. Doch die Ausbeute ist derzeit gering, sagen Forscher der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Die Hälfte des Schlamms bleibe übrig, wenn er in den so genannten Faultürmen behandelt wird, und muss entsorgt werden.

Tausende Tonnen Phosphate werden recycelt

Damit will das Unternehmen Treatech, eine Ausgründung aus der EPFL, Schluss machen. Mit der in Lausanne entwickelten Technik lassen sich die Phosphate, die im Klärschlamm sind, weitgehend zurückgewinnen. Das sind allein in der Schweiz Tausende Tonnen pro Jahr, in Deutschland bei einem Klärschlammaufkommen von 1,7 Millionen Tonnen pro Jahr mehr als 20.000 Tonnen. Das Recycling könnte die Umwelt schonen, denn Phosphate werden mit riesigen Maschinen im Tagebau gewonnen, ähnlich wie Braunkohle. Der Weltmarkt für Phosphate liegt bei rund 30 Milliarden Euro pro Jahr.
Phosphate in den Abwässern von Kläranlagen bergen noch eine Gefahr. Sie landen in Bächen, Flüssen und Seen und regen dort das Pflanzenwachstum übermäßig an. Das reduziert den Sauerstoffgehalt und gefährdet die im Wasser lebenden Organismen.

Superkritisches Wasser gibt Phosphate frei

Um Transportkosten zur Verbrennungsanlage zu sparen wird Klärschlamm heute mit hohem Energieaufwand getrocknet. Ganz anders bei der neuen Schweizer Technik. „Mit unserem Verfahren verarbeiten wir den Klärschlamm direkt“, sagt Frédéric Juillard, der Chef von Treatech. „Es ist keinerlei Vorbehandlung nötig.“ Der Schlamm wird, so wie er aus der Kläranlage kommt, in einen Reaktor gefüllt. Das Innere wird unter hohen Druck gesetzt (220 bar) und auf eine Temperatur von 400 Grad Celsius erhitzt. Die hierzu nötige Energie ist geringer als die, die sonst für die Schlammtrocknung benötigt wird. Unter diesen Randbedingungen erreicht das Wasser im Schlamm einen superkritischen Zustand, er wird zum Zwitter zwischen Flüssigkeit und Gas. Die Löslichkeit der Phosphate reduziert sich jetzt dramatisch, so dass sie Kristalle bilden, die sich leicht herausfischen lassen. „Wir trennen mehr als 90% ab“, so Juillard.

Ruthenium-Katalysator sorgt für hohe Ausbeute

Der verbleibende organische Rest wird mit einem Verfahren namens hydrothermale Vergasung behandelt. Das ist weitaus effektiver als die biologische Umwandlung des Schlamms in Gas. Gaël Peng, Chefingenieur von Treatech, entdeckte die Technik nach einer intensiven Suche nur 200 Kilometer von Lausanne entfernt: Im Paul Scherrer Institut in Villigen im Schweizer Kanton Aargau. Dort haben Ingenieure einen Katalysator auf der Basis von Ruthenium entwickelt, der das Kunststück fertigbringt, die Biomasse zu nahezu 100% umzusetzen. Zudem erhöht er den Anteil an Methan, das unter den entstehenden Brenngasen den höchsten Energieinhalt hat. Übrig bleibt nahezu reines Wasser, das wieder in die Kläranlage gepumpt wird, um die restlichen Schadstoffe zu entfernen.
Die Umwandlung des von Phosphaten befreiten Schlamms dauert ganze 20 Minuten, während er in Faultürmen 30 Tage lang verweilen muss.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Traineeprogramm - Bachelor Fachrichtung Maschinenbau / Energie- und Gebäudetechnik (m/w/d) Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
bayernweit Zum Job 
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Traineeprogramm - Bachelor Fachrichtung Maschinenbau / Energie- und Gebäudetechnik (m/w/d) Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
Stadtwerke Esslingen am Neckar GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Fachkraft für Nah- und Fernwärme-Hausanschlüsse (m/w/d) Stadtwerke Esslingen am Neckar GmbH & Co. KG
Esslingen am Neckar Zum Job 
Landeshauptstadt Düsseldorf-Firmenlogo
Leitung des städtischen Krematoriums für das Garten-, Friedhofs- und Forstamt Landeshauptstadt Düsseldorf
Düsseldorf Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Projektender Energiewende THOST Projektmanagement GmbH
Stuttgart, Mannheim Zum Job 
RES Deutschland GmbH-Firmenlogo
Head of Engineering / Leitung technische Planung Wind- & Solarparks (m/w/d) RES Deutschland GmbH
Vörstetten Zum Job 
MEWA Textil-Service SE & Co. Management OHG-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Elektrotechnik MEWA Textil-Service SE & Co. Management OHG
Wiesbaden Zum Job 
KÜBLER GmbH-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur / Fachplaner / TGA (m/w/d) Heizungstechnik und Elektro KÜBLER GmbH
Ludwigshafen Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Vertragsmanager*in Großprojekte Mobilität (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
fbw | Fernwärmegesellschaft Baden-Württemberg mbH-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) (Ingenieur für Elektrotechnik, Energie- oder Versorgungstechnik o. ä.) fbw | Fernwärmegesellschaft Baden-Württemberg mbH
Stuttgart Zum Job 
Veltum GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur:in für Versorgungstechnik Heizung, Lüftung, Sanitär Veltum GmbH
Waldeck Zum Job 
Stadtwerke Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker/Meister (m/w/d) Elektrische Energietechnik Netzausbau Strom Stadtwerke Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) im Projektmanagement Bereich Energietechnik THOST Projektmanagement GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
ESWE Versorgungs AG-Firmenlogo
Asset Management & Transformationsplanung Fernwärmeversorgung (m/w/d) ESWE Versorgungs AG
Wiesbaden Zum Job 
naturenergie hochrhein AG-Firmenlogo
Projektentwickler kommunale Energielösungen (m/w/d) naturenergie hochrhein AG
Rheinfelden (Baden) Zum Job 
Stadtwerke Augsburg Energie GmbH-Firmenlogo
TGA-Planer*in / Ingenieur*in / Techniker*in (m/w/d) technische Gebäudeausrüstung Stadtwerke Augsburg Energie GmbH
Augsburg Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Abteilungsleitung Deponien und Altablagerungen (w/m/d) Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur / Materialwissenschaften (m/w/d) Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG
Abensberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) für Geotechnik, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Senior - Projektleiter Elektrotechnik Betriebsanlagen (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 

Größere Anlage ist schon im Bau

Treatech hat das Verfahren in einer Versuchsanlage getestet. Jetzt baut es eine 100 Mal größere Anlage, die pro Stunde 100 Kilogramm Schlamm verarbeiten kann. Die Schweizer Energiebehörde unterstützt das Vorhaben mit umgerechnet rund 4 Millionen Euro. Sie soll Ende des Jahres fertigwerden. Eine noch größere Klärschlamm-Verwertungsfabrik ist für das Jahr 2022 geplant, die für stündlich 3 Tonnen ausgelegt ist. Sie wird auf dem Gelände einer Kläranlage errichtet.

Weitere Themen:

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.