SuPaPhos

Phosphat ist ein strategisch wichtiger Rohstoff der in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen wird. Vor allem im Bereich der Landwirtschaft wird Phosphat als nicht substituierbarer Dünger benötigt. Phosphatlagerstätten in denen der Rohstoff in akzeptabler Reinheit gewonnen werden kann, gehen zur Neige. Produkte, die mit hochtoxischen Schwermetallen oder radioaktiven Elementen verunreinigt sind, gelangen zunehmend als Dünger auf den Markt. Neben Gewinnung von Phosphat aus den Primärlagerstätten, sollte der Stoff deshalb auch zunehmend aus Sekundärquellen recycled werden. Dies unterstützt auch das politische Ziel der Reduzierung der Importabhängigkeit des Landes von den wenigen Phosphaterz besitzenden Nationen. Dazu müssen Verfahren entwickelt werden, die in der Lage sind, aus unterschiedlichen Quellen Phosphat zurückzugewinnen (Ressourcenschutzprogramm der Bundesregierung, 2013). Gegenstand des Projekts „SuPaPhos“ ist die technische Umsetzung im Halbtechnikumsmaßstab des bereits im Labormaßstab entwickelten, neuartigen Ansatzes der Phosphatrückgewinnung. Das im Vorläuferprojekt entwickelte Verfahren entfernt in Klärwerksablauf gelöste Phosphationen mit Hilfe magnetisch abtrennbarer Ionentauscher-Partikel. Eine wichtige Voraussetzung ist, dass es keine Phosphorelimination in den früheren Behandlungsstufen stattfindet. Es handelt sich um mikrometergroße (20-25 µm) Komposit-Partikel aus nanometergroßen, superparamagnetischen Magnetit-Teilchen, die in einer Matrix aus SiO2 eingeschlossen sind. Die Oberfläche der Partikel ist mit einem phosphat-selektiven Ionentauscher belegt. Die Partikel werden in einer Regenerationslösung von der Phosphatfracht befreit und erneut eingesetzt. In der Regenerationslösung wird Phosphat angereichert, das dann für eine Wiederverwendung zur Verfügung steht. Das im Labormaßstab als funktionsfähig erwiesene Verfahren soll nun mit einem Großversuch getestet werden (insgesamt 6,3 m3 Abwasser sollen in 15 Zyklen behandelt werden). (Weitere Informationen siehe auch Website des ISWA, Universität Stuttgart)

Die TU Kaiserslautern hat im Rahmen des Verbundprojektes die Einbindung des Verfahrens in bestehende Kläranlagen untersucht. Es wurden Verfahrenstechnikkonzepte zur großtechnischen Umsetzung dargestellt und die Implementierung dieser in konventionelle Kläranlagen aufgezeigt. Dabei wurden die Auswirkungen auf eine konventionelle Kläranlage durch die Implementierung der SuPaPhos-Technologie qualitativ und quantitativ beschrieben. Abschließend zeigte eine Bilanzierung der Partikel und Phosphorfracht innerhalb und außerhalb des Prozesses das Potential dieser Technologie auf.