STRUvit - P-REX

Nährstoffrückgewinnung und -recycling
in Europa (?!)
Dr. Christian Kabbe
Bonn, 21. Juli 2016
Die Säulen des P-Recyclings aus Abw. in Europa
40%
Landwirtschaft
Abwasser
KA
P Rückgew. aus der
Festphase / Asche
Nährstoffe
Klärschlamm /
„Biosolids“
Mensch
N & P Rückgewinnung
Aus der Wasserphase
Nahrung
??%
Klärschlamm
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Visible Prozesse und deren Reife/Umsetzung
PEARL
AirPrex
NuReSys
Struvit
Struvit
Struvit
PHOSPAQ
ANPHOS
REPHOS
Struvit
Struvit
Struvit
PhosphoGreen
STRUVIA
NutriTec
Struvit
Struvit
Struvit, DAS
Naskeo
Struvit
PHORWater
Struvit
Ecobalans
Struvit, NPK
Budenheim
DCP
Gifhorn
Struvit/CaP
Stuttgart
Struvit
LYSOGEST
WASSTRIP
TDH (allgemein)
DüM-Industrie
Mineraldünger
EDASK
H3PO4
LEACHPHOS
H3PO4
ECOPHOS
H3PO4/DCP
TetraPhos
H3PO4
RECOPHOS DE
MCP
MEPHREC
P-Schlacke
AshDec (Outotec)
P-calciniert
PYREG
P-reiches Pyrolysat
THERMPHOS
P4
RecoPhos FP7/ICL
H3PO4 /P4
KUBOTA
P-Schlacke
Wässr. Phase
(ortho-P gelöst)
Nassschlamm /
Prozesswasser
auf der KA
Nach forcierter PRücklösung
Nasschem.
Ascheaufschluss
Thermik nach KA
Schlamm und
Asche
Thermische
(Vor)-Behandlung
Full-scale
Demo / Pilot
Labor
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Rückgewinnung  Recycling
(nicht ohne Wertschöpfungsketten möglich!)
Rückgewinnung
Recycling
Andere Ind.
Haushalte,
Gewerbe
Kläranlage
Rohstoff
Düngemittel
Düngemittel
Recyclat oder Produkt?
Landwirtschaft
Abnahme/Markt/Verwendung
Abfall, Rohstoff oder Produkt? -> v.a. auch eine Frage der Homogenität!
Schlamm
Struvit
KS-Asche
Biokohle
–
–
–
–
Organo-Mineral-Dünger
(40% EU28 rec. von über 11 Mio t/a) (C, N and P)
NP Dünger in einigen MS
(erwiesene Düeff !)
fragliche Düeff, … eher nur Rohstoff für DüM-Prod.
(nur P)
Was ist das überhaupt??? Noch keine klare Konvention!
Brauchbarer EBS
und ggf. Bodenverbesserer (sofern SM-arm bzw. –frei)
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Traditionelles Recycling – Tendenz fallend in MS
mit Verbrennungsinfrastruktur

KS-Ausbringung als althergebrachtes Recycling (bzw. Entsorgungsweg)
(EU28: 40% KS, in DE ca. 29% KS entspricht ca. 20% P im Klärschlamm)
 C, N & P Recycling (reales Nährstoffrecycling für P nicht klar definierbar)
 Wertschöpfungskette (v.a. KMU als Nexus KA – KMU – Landwirt)
 Infragestellung durch Qualitätsbedenken (Schadstoffsenke) bzw. auch Vorurteile
durch Intransparenz
 Qualitätsverbesserung und strikte Überwachung wie in Schweden eine Option?
2000000
1750000
other
1500000
landfill
application to land
1250000
incineration
1000000
750000
500000
250000
0
AT BE BG CY CZ DE DK EE ES FI FR GR HU IE IT LT LU LV MT NL PL PT RO SE SI SK UK CH
Klärschlammverwertung/-entsorgung in EU27+CH (2010)
Klärschlammverwertung/-entsorgung in DE (2013)
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Alternative Rückgewinnung auf der KA – P gelöst
(also kleinteilig und dezentral)




© Kraus 2016
© Kabbe 2016: CG made in Amersfoort
Rückgewinnung auf der KA (EBPR+AD) als Struvit ist Stand der Technik!
Zahlreiche Anlagen installiert -> da für Betreiber beneficial!!!
Optimierung (energetisch und RW-Rate läuft durch Kombination mit z.B. Lysis)
Kaskadierung (C, N & P erlaubt Synergien von Energie- und Ressourceneffizienz (siehe KA Amersfoort und bald KA Steinhof 2018/19)
 Einsatz limitiert auf gelösten PO4-P > 100 mg/l … also EBPR+AD bzw. UASB
Systeme, kann aber jeglichen Rücklöseverfahren nachgeschaltet werden
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Kabbe 2016
© Kabbe 2016, PEARL® 2K in Amersfoort
https://de.batchgeo.com/map/9c8519519719b9960eef2211cb171fc0
© Kabbe 2015, AirPrex® in Amsterdam West
Stand der Umsetzung Struvitverfahren
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Stand der Umsetzung auf der KA –
aus der Festphase des Nassschlamms
 Rückgew. auf der KA aus der Festphase des Schlamms nach wie vor in der
Entw./Pilotphase
 Quasi für alle KS einsetzbar (Chem-P und Bio-P)
 Trade-off zw. Aufwand (Chemikalien) und Nutzen?!
 Zusätzliche Abfälle bzw. belastete Prozesswässer?
 Operative Vorteile für KA-Betreiber nicht immer gegeben
 Reduktion der P-Rückbelastung (X?)
 Verbesserung der Schlammentwässerung bzw. Volumenreduzierung(Y?)
 ggf. Eröffnung/Erhalt der KS-Mitverbrennungsroute (Entsorgung, (Z?))
Mineralsäure-Leaching: Pilotierungen/Demo von Stuttgarter (Offenburg) und Seaborne
(modif.) in Gifhorn
Mobile Einheiten MSE (Stuttgarter) – Trade-off fraglich!
Diverse HTC-Verfahren bislang weit unter den Erwartungen/Versprechungen. (Energieeff.,
Entwässerungsgrade, refraktärer CSB, hochbelastete Prozesswässer, … reale PRückgewinnung wie bei Stuttgarter/Gifhorn von Säureeinsatz abh.)
CO2-Extraktion nach Budenheim: Pilotierung in Mainz, Demo-Projekt mit Zementindustrie
(zero waste Option) in Planung -> kommerzielles Produkt: DCP
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Stand der Umsetzung – thermische Route
(eher zentralisiert wg. economy of scale)
 Erfordert unverdünnte thermische Vorbehandlung (auf oder nach KA, Mono-V,
Pyrolyse …)
- Rohphosphatteilsubstitut in kommerzieller DüM-Produktion:
- erste pilot/großtechn. Versuche durch ICL (2012/2013) erfolgreich
-> machbar für „Premiumaschen“ (P, Fe, Al, Si …)
Kraus 2016 nach Krüger & Adam 2014
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Stand der Umsetzung – thermische Route
- Ascheaufbereitung nasschemisch: Trend zu H3PO4-Produktion





EcoPhos Demo in Varna (2016), Full-scale in Dunkerque (2018) -> H3PO4, DCP
TetraPhos Pilotierung in HH seit 2015 -> H3PO4
Nebenproduktvalorisierung (Fe/Al-Salze, Ca-Salze …)
weitere Projekte in CH, DE, DK , ES, NL, SE
Ferner noch in Weiterentw. : - Bio-leaching (P-bac) und
- Elektrodialyse (EDASK, DK)
 Abfallproblematik nach Leaching bislang wenig beachtet!
-
Schlamm-/Ascheaufbereitung thermisch:
-
Rezyklatqualitäten (außer P4) bedingen weitere Behandlung um überhaupt
verwendet werden zu können (AshDec, Mephrec, EUPHORE …)
Pyrolyse als Alternative zur Monoverbrennung (PYREG Demo in Linz-Unkel)
Valorisierung des Pyrolysates (DüM, Bodenverbesserer/-hilfsstoff …?)
RecoPhos (FP7) wird von ICL weiterentwickelt
(P4-Produktion bietet höchste Wertschöpfung im P-Kreislauf und findet definitiv
reißenden Absatz!)
Letztlich werden sich nur Verfahren durchsetzen, die homogene Produkte (stabile Qualität
weitestgehend unabh. von Inputqualität) garantieren (reale SM-Abtrennung) und
Ressourcen- sowie Klimaeffizienz in einer „marktfähigen“ Wertschöpfungskette beachten.
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Apropos Koalitionsvertrag und Klimaschutz…
spezifizischer
Aufwand/Emissionen
Verbrauch Deutschland
Gesamtaufwand/
-emission
D total: 3.117
D total: 951
EcoInvent 3.1, 2016
IVA, 2015
F. Kraus 2016
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Wollen, Können, Dürfen !?!?!?
Was nützt ein Rückgewinnungsgebot, wenn die
Verwertung der Rezyklate gesetzlich
be- oder verhindert wird?
§
§
§
BM/DG X
BM/DG Y
BM/DG Z
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Enabling Framework and Circular Economy?
• Level playing field for both, primary and secondary nutrients (legally and economic)
Derzeit werden Rezyklate gg. Primärrohstoffen/-produkten in meisten MS diskriminiert.
• Harmonisierung der Anforderungen!!! (Water and Waste Frame Dirs., Nitrates Dir.,
Sewage Sludge, Animal byproducts, Fertiliser Reg., Organic Farming, Soil conservation,
IED, EMAS, Ecolabels, REACH)
Member States
UNIT D2 – GROW: Fertiliser WG
IPTS
STRUBIAS (2015-2019)
Stakeholder (NGOs and individuals)
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Enabling Framework and Circular Economy?
• STRUBIAS: Mandatiert von DG GROWTH bis 2018 Qualitäts- und „End-of-Waste“Kriterien für STRUvit, BIokohle und ASchen zu definieren. -> Ziel, Aufnahme dieser
Materialklassen in die überarbeitete EG DüMV. (EC 2003/2003)
Erste Feedback-Runde bis 09.2016 <- ihr input ist gefragt … Einspeisung über DPP
• EIP-WATER Action Group ARREAU WG Nutrients: seit 2014 aktiv
 Best Practice Radar für Nährstoffrückgew. und Aufbau von „value chains“
 16.06.16 ARREAU Struvite Recovery & Recycling Learning Alliance (PraktikerNetzwerk: Erfahrungsaustauch, gegens. Unterstützung, Support für Struvit-REACHKonsortium)
• EIP-AGRI Focus Group 19 Nutrient Recycling: 2016-2017 aktiv
 Zusammenfassung des „state-of-the-art“ zum Thema sustainable nutrient
management
 Definition von best practice und R&D needs im Themenfeld (übergreifend)
• ESPP European Sustainable Phosphorus Platform (seit 2013 aktiv)
 Mittlerweile etablierte und „einflussreiche„ Plattform zum Thema sustainable
nutrient management (enge Kooperation mit der DPP)
 Agiert stoffstromübergreifend
 REACH, EG DüMV und Rezyklat-Valorisierung prioritär (v.a. aus Gülle und
Klärschlamm)
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Thank you …
Think forward, act circular!
FROM PROTOTYPE TO MARKET
PHOSPHORUS RECYCLING
Wisdom just written on paper will be ash one day;
Only the wisdom applied will shape our future!
Guess who
[email protected]
[email protected]
@P_RecoRecy
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