Umweltbundesamt
zum Vergrößern anklickenNach Einführung der Klärschlammverordnung im Jahr 2017 stellten sich zum Phosphatrecycling einige Fragen, etwa zum Potenzial rückgewinnbarer Nährstoffe aus Klärschlamm, die die neuen Vorschriften nicht ausreichend regelten. Eine Studie des UBA beantwortet diese Fragen und gibt Hinweise zu analytischen Methoden und Untersuchungsintervallen für die Klärschlammuntersuchung.
Als ein Ziel der Studie „ExtraWERT“ sollten die Potenziale an Wertstoffen ermittelt werden, welche durch die neue Rechtslage – insbesondere im Zuge der Umsetzung der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) von 2017 – erfasst werden. Auch nicht genutzte Potenziale waren aufzuzeigen. Grundsätzlich sollen alle in Abwässern enthaltenen Nährstoffe umfassend zurückgewonnen werden, um so wertvolle Rohstoffe für die Düngerproduktion zu gewinnen. Dazu wurden die Abwasser- bzw. Klärschlammströme aus kommunalen, industriellen und gemischten Abwassereinleitungen betrachtet, relevante Stoffströme quantitativ erfasst und Wertstoffe, deren Rückholung sinnvoll sein könnte, identifiziert. Insbesondere Phosphor (P) wurde genauer untersucht, um Rückgewinnungsmöglichkeiten und -potenziale zu erfassen.
Berechnungen für das Jahr 2016 ergaben, dass in kommunalen Klärschlämmen rund 54.000 Tonnen Phosphor enthalten sind. Die Umsetzung der Vorgaben der Klärschlammverordnung von 2017 wird zu einer deutlichen Steigerung der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm im Vergleich zur derzeitigen bodenbezogenen Verwertung führen: Erwartet werden 65 Prozent Phosphor-Recycling im Jahr 2029, ausgehend von nur 20 Prozent im Jahr 2016. Daraus könnten 38 Prozent des in Deutschland für Mineraldünger benötigten Phosphors gedeckt werden. Die Anteile anderer Nährstoffe in kommunalen Klärschlämmen sind vergleichsweise gering und liegen im niedrigen einstelligen Prozentbereich. Verluste, die durch die neuen gesetzlichen Regelungen, vor allem durch die steigende thermische Behandlung entstehen, sind als eher gering einzustufen.
Die Wertstoffpotenziale im Abwasser der Industriebranchen sind aufgrund der unzureichenden Datenlage kaum belastbar zu quantifizieren. Potenziale in Abwässern der Lebensmittelindustrie sind erkennbar, aber aufgrund der Heterogenität innerhalb der Branche schwer konkret zu beziffern. Die Studie kam zu dem Ergebnis, dass bestehende Potenziale in industriellen Abwässern durchaus besser genutzt werden könnten. Gesetzliche Regelungen können in der AbfKlärV nur für solche Abwässer getroffen werden, die zusammen mit kommunalem Abwasser behandelt werden. Der Absatz industrieller Klärschlämme direkt in der Landwirtschaft (vorwiegend über die Bioabfallverordnung) wird, vor allem wegen der Verschärfung des Düngerechts, merklich schwieriger. In Einzelfällen werden bereits Nährstoffe gezielt rückgewonnen (insbesondere mittels Struvitfällung), welche dann als Dünger eingesetzt werden können.
Von der Phosphor-Rückgewinnungspflicht ausgenommen sind Abwasserbehandlungsanlagen, deren Klärschlamm weniger als 20 Gramm Phosphor pro Kilogramm Trockenmasse (TM) enthält. Dies sicher festzustellen wird insbesondere durch zum Teil erhebliche Schwankungen im Jahresverlauf erschwert. In dieser Studie sollten vor allem solche Schlämme analysiert werden, die um die für die Phosphor-Rückgewinnung ausschlaggebende Grenze von 20 Gramm pro Kilogramm liegen. Die Untersuchungen an neun kommunalen Klärschlämmen zeigen, dass die Phosphor-Schwankungen im Jahresverlauf nicht zu unterschätzen sind (Schwankungsbreite 4 bis 13 Prozent). Einige Schlämme weisen Messwerte auf, die deutlich oberhalb und unterhalb der Rückgewinnungsgrenze liegen. Klärschlämme, vor allem solche im Grenzbereich 18 bis 22 Gramm Phosphor pro Kilogramm Trockenmasse, sollten daher in vorgegebenen zeitlichen Abständen beprobt werden, um eine Unterschreitung der 20 Gramm pro Kilogramm verlässlich feststellen zu können (z. B. monatlich mit Überschreitungsmöglichkeit in 3 von 12 Fällen).
Auch die Zuverlässigkeit der verschiedenen gemäß AbfKlärV zulässigen Analysemethoden zur Untersuchung des Phosphor-Gehalts im Klärschlamm und der dazugehörigen Aufschlussverfahren wurden im Vorhaben untersucht. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) organisierte zudem einen Ringversuch, in dem die Methoden zusätzlich von akkreditierten Laboren angewandt wurden, um Messunterschiede verschiedener Laboratorien darzustellen. Die Verfahren zur Phosphor-Bestimmung wurden an 15 Klärschlämmen durchgeführt. Die Untersuchungen liefern signifikant unterschiedliche Ergebnisse, die jedoch keine Methode als klar unzulänglich identifizieren lassen. Photometrie und ICP-MS ergeben grundsätzlich niedrigere Messergebnisse als ICP-OES, und Rückflussaufschlüsse niedrigere Ergebnisse als Mikrowellenaufschlüsse. Im Ringversuch mit insgesamt 28 Laboren an einem Klärschlamm bestätigte sich dieser Befund. Signifikant niedrigere Messwerte wurden hier lediglich für die Kombination Photometrie/Rückfluss im Vergleich zur ICP-OES und ICP-MS nach Mikrowellenaufschluss festgestellt. Die Photometrie ist in der Praxis kaum noch relevant. Aus den Untersuchungsergebnissen heraus kann zur Phosphor-Analytik in Klärschlamm der Königswasseraufschluss in der Mikrowelle in Kombination mit der Phosphor-Bestimmung an der ICP-OES empfohlen werden.
„Für Mensch und Umwelt“ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
