Technologiefelder
Die Wertschöpfungskette der Klärschlammbehandlung ist vielschichtig und reicht von der Abwasserbehandlung auf der Kläranlage über die thermische Verwertung von getrockneten Klärschlamm bis hin zur Verwertung der Restasche.
Um ganzheitliche Lösungen für die Klärschlammbehandlung zu entwickeln, sind in dem Netzwerk unterschiedlichste Kompetenzen vertreten.
Klärschlammtrocknung
Für eine effiziente Verbrennung in Zementwerken, Mono-Verbrennungsanlagen oder Müllheizkraftwerken muss der Klärschlamm einen Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) von mindestens 90 % besitzen. Bei TS-Gehalten über 90 % besitzt Klärschlamm einen vergleichbaren Heizwert wie Rohbraunkohle, was u. a. die Steuerung der Verbrennungsanlagen aufgrund der vergleichbaren Energiegehalte der beiden Brennstoffe erheblich vereinfacht. Eine effiziente Volltrocknung des abgepressten Klärschlamms aus den Kläranlagen (TS-Gehalt ca. 20 %) auf einen TS-Gehalt über 90 % ist daher unerlässlich. Bei der Trocknung stellt ein hohes Staubaufkommen in Verbindung mit kondensierender Feuchtigkeit einen extrem anspruchsvollen Arbeitspunkt dar.
Um eine energieeffiziente Trocknung des Klärschlamms zu ermöglichen, soll im Netzwerk ein neue Trocknungsanlage entwickelt werden, welche auf dem Wirbeltrockner-Prinzip basiert. In dem Wirbel-Volltrockner soll der Klärschlamm durch gegenläufig drehende Wellen konstant durch heiße Umluft gewirbelt werden. Es sollen Verfahren entwickelt werden, welche deutlich längere Lebenszyklen bei hohen Staubaufkommen aufweisen sowie die Abwärme aus der Klärschlammtrocknung energieeffizient nutzen.
Die vorhanden mineralischen Bestandteile innerhalb des getrockneten Klärschlamms schränken den Heizwert zudem maßgeblich ein und resultieren in hohen Ascherückständen. Ein Ziel des Netzwerkes ist es, ein effizientes Trennverfahren für die organischen und anorganischen Bestandteile im Klärschlamm zu entwickeln, um den Brennwert deutlich zu steigern.
Abluftreinigung
Die Trocknung des Klärschlamms unter sehr hohen Temperaturen stellt die konventionellen Verfahren zur Abluftreinigung vor eine große Zerreißprobe. Zur Einhaltung gesetzlicher Mindestwerte bezüglich der Belastung der Abluft aus der Klärschlammtrocknung mit Staub und umweltschädlichen Abgasen müssen Staubfilter, chemische Gaswäscher sowie Biowäscher eingesetzt werden. Temperaturen von bis zu 85 °C in der Abluft sind jedoch kritisch für die lebenden Mikroorganismen in den Biowäschern und führen zu einer schnellen Degradierung. Zudem stellt ein hohes Staubaufkommen bei der Trocknung in Verbindung mit kondensierender Feuchtigkeit einen extrem anspruchsvollen Arbeitspunkt dar.
Im Rahmen des Netzwerks sollen daher neue Produkte und Verfahren entwickelt werden, welche deutlich längere Lebenszyklen bei hohen Staubaufkommen aufweisen sowie die Abwärme aus der Klärschlammtrocknung energieeffizient nutzen, um sie für alternative Nutzungswege zur Verfügung zu stellen.
Phosphorrecycling
Klärschlamm enthält wertvolles Phosphat, welches in der Landwirtschaft als Düngemittel benötigt wird. Die Rückgewinnung kann aus unterschiedlichen Phasen des Klärschlammes geschehen (bspw. Faul-, Klärschlamm oder Klärschlammasche nach der Verbrennung). Dabei fordern die gesetzlichen Vorgaben unterschiedlich hohe Rückgewinnungskonzentrationen, so muss zum Beispiel aus der Klärschlammasche nach Verbrennung 80 % des Phosphors zurückgewonnen werden.
Die Rückgewinnung hoher Masseströme an Phosphor ist mit bisherigen Verfahren jedoch noch kaum wirtschaftlich umsetzbar. Die Netzwerkpartner haben das Ziel, energieeffiziente und wirtschaftliche Verfahren zur Rückgewinnung des Phosphors aus dem Klärschlamm zu ermöglichen. Dabei verfolgen die Netzwerkpartner einen breiten Ansatz, welcher sich nicht nur auf Verfahren für die Rückgewinnung aus den flüssigen Phasen beschränkt, sondern auch Verfahren zur Phosphorrückgewinnung aus der Klärschlammasche beinhaltet. Für eine hohe Wertschöpfung muss eine gute Bioverfügbarkeit des gewonnenen Phosphor-Rezyklats erreicht werden. Dies lässt sich durch innovative Pflanzentests und chemische Extraktionsverfahren unserer Netzwerkpartner nachweisen.
Weiterverarbeitung von Klärschlammasche
Die Klärschlammasche fällt typischerweise als Abfallprodukt nach der thermischen Verwertung von getrocknetem Klärschlamm an. Sie enthält neben Phosphor allerdings auch beträchtliche Mengen an Metallen und weiteren Wertstoffen. Wird dieser Ascherückstand nach der Phosphorrückgewinnung ungenutzt deponiert, bleibt ein großes Weiterverwertungspotential ungenutzt.
Im Rahmen des Netzwerks werden neue, integrierbare Separationsverfahren für die Rückgewinnung von wichtigen Metallen für Zukunftstechnologien aus Klärschlammasche entwickelt. So soll die Rohstoffsouveränität Deutschlands auf eine ökologische Art und Weise sichergestellt und Industriestandorte gestärkt werden. Der zurückbleibende silikatische Rückstand aus der Phosphorrückgewinnung soll als Sekundärrohstoff für die Baustoff-Industrie nutzbar gemacht werden.
Unser Netzwerk
Im ZIM-Innovationsnetzwerk Kläsch sollen durch strategische Synergien, entlang der gesamten Wertschöpfungskette, die zukünftigen Herausforderungen der Klärschlammbehandlung gemeinsam bewältigt werden.