Projekt 34867/01

Entwicklung eines effizienten P-Recyclingverfahrens mit Schwermetallabtrennung

Projektträger

pontes pabuli GmbH
Harkortstr. 8
04107 Leipzig
Telefon: +49 170 23401014

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Verbundprojekt setzte auf der grundlegende Verfahrensentwicklung zu einem neuartigen
P-Recyclingverfahren zur Nutzbarmachung von Phosphat aus Klärschlammaschen durch die Verbundpartner auf. Dieses Verfahren bietet - gegenüber bestehenden Verfahren - erhebliche technische, wirtschaftliche und umweltökologische Vorteile. Durch das Verfahren werden Klärschlammaschen in pflanzen- und standortspezifische Standarddünger umgewandelt. Diese sind in der Düngequalität den am Markt verfügbaren Mineraldüngern vergleichbar und bieten damit eine Alternative zu konventionellen Mineraldüngern. Die Erzeugung von standardisierten Düngertypen ist möglich, da im Verfahren auch andere Nährstoffkomponenten (Stickstoff, Schwefel, Kalium etc.) nach Bedarf zugegeben werden können. Mit den Mehrnährstoffdüngern kann eine bedarfsgerechte und ausgewogene Düngung, abgestimmt auf die unterschiedlichen Nährstoffbedürfnisse der Pflanzen, erfolgen. Das schonte die Umwelt und sorgte für üppiges Wachstum. Gleichzeitig wurden Auswaschungsverluste und Salzschäden minimiert.

Eine weitere Besonderheit des neu entwickelten Verfahrens ist die prinzipielle Möglichkeit, Schwermetalle abzuscheiden. Im Rahmen dieses Verbundprojektes sollte dazu eine geeignete Methode zur Abtrennung von Schwermetallen aus dem Prozesswasser erarbeitet werden, die als verfahrenstechnisches Modul in das bestehende Verfahren integriert werden konnte. Dadurch sollte es möglich werden, nicht nur die Düngequalität konventioneller Düngemittel zu erreichen, sondern auch die Schadstoffbelastung deutlich unter der von konventionellen Düngemitteln einzustellen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Verbundprojekt setzte auf der grundlegende Verfahrensentwicklung zu diesem neuartigen P-Recyclingverfahren durch die Verbundpartner auf und hat dazu eine geeignete Methode zur Abtrennung von Schwermetallen aus dem Prozesswasser erarbeitet.
Dazu erfolgten im ersten Schritt Untersuchungen zum Löseverhalten der Schwermetalle bei unterschiedlichen Rezeptur- und Prozessparametern. Auf dieser Basis wurden anschließend geeignete Methoden zur selektiven Schwermetallabtrennung unter den spezifischen Stoff- und Prozessbedingungen eruiert. Dabei wurde eine geeignete Trennungsprozedur entwickelt, die einen hohen Schwermetallgehalt abtrennte und prozesstechnisch realisierbar war.

Abschließend wurde eine energetische, stoffliche und wirtschaftliche Bilanz und daraus abgeleitet ein Grundkonzept für die technische Umsetzung aufgestellt. Im Ergebnis dieses Arbeitspaketes wurden konkrete Empfehlungen für die Prozessführung und Anlagenkonfiguration erwartet, die die energetische und wirtschaftliche Effizienz des neuen Verfahrens nachweisen sollten.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des Projektes sollte ein Verfahren zur Abtrennung von umweltrelevanten Schwermetallen im Phosphor-Rückgewinnungsverfahren pontes pabuli entwickelt und laborativ untersucht werden. Durch das pontes pabuli - Verfahren werden Klärschlammaschen in pflanzen- und standortspezifische Standarddünger umgewandelt. Diese sollen in der Düngequalität den am Markt verfügbaren Mineraldüngern entsprechen und damit eine Alternative zu konventionellen Mineraldüngern bieten. Besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist dabei die prinzipielle Möglichkeit zur Abtrennung von Schwermetallen. Dadurch soll es möglich werden, nicht nur die Düngequalität konventioneller Düngemittel zu erreichen, sondern die Schadstoffbelastung deutlich unter der von konventionellen Düngemitteln einzustellen.
In dem absolvierten Untersuchungsprogramm wurde zunächst das grundsätzliche Löseverhalten der Komponenten bei Einsatz unterschiedlicher Säuren in unterschiedlichen Konzentrationen untersucht. Daraus resultiert eine umfangreiche Ergebnis- und Parametermatrix. Diese Matrix bildet insbesondere die Basis zur Ableitung bzw. Anpassung der erforderlichen Parameter bei veränderter Aschezusammensetzung, wie sie beispielsweise aus der typischen Schwankungsbreite der Klärschlammaschen eines Anfallstandortes oder bei Aschen unterschiedlicher Anfallstandorte resultiert. Gerade dieses nun vorliegende spezielle Wissen zum Einfluss und zur Anpassung der Löseparameter ist eine wesentliche Säule für die spätere technische Umsetzung und für einen technisch stabilen Betrieb trotz der zu erwartenden Schwankungsbreite in der Aschekonstitution.

Im Rahmen der Laboruntersuchungen resultiert, dass nach wenigen Zyklen ein weitgehend stabiler Kreislaufprozess erreicht wird. Dies gilt als Voraussetzung für eine stabile Prozessführung und eine gleichbleibende Produktqualität. Durch die Reaktion zwischen Asche und Säure wird eine Neutralammoniumcitratlöslichkeit von größer 80 % gemäß der Projektzielsetzung erreicht.
Weiterhin wurde ermittelt, welches Schwermetallabreicherungsverfahren in Kombination mit dem pontes pabuli – Verfahren für eine Abreicherung relevanter Schwermetalle geeignet ist. Dabei wurde geklärt, welcher Schwermetallanteil aus der Asche gelöst, in das Prozesswasser überführt und dort in welchem Umfang abgetrennt werden kann. Daraus resultiert, dass sich zur Abtrennung der Schwermetalle im pontes pabuli Verfahren die Sulfidfällung besonders eignet. Es wurde der Nachweis gemäß Meilenstein 2 erbracht, dass aus dem Prozesswasser bei Kreislaufführung mehr als 50 % der relevanten Schwermetalle abgeschieden werden können.

Übersicht

Fördersumme

124.908,00 €

Förderzeitraum

01.03.2019 - 31.03.2020

Bundesland

Sachsen

Schlagwörter

Ressourcenschonung