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Phosphor aus Klärschlamm für Düngemittel: In Oftringen laufen die Versuche dazu auf Hochtouren
Aus Regionaljournal Aargau Solothurn vom 05.08.2021.
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Pioniere im Phosphor-Recycling Abwasser soll Schweizer Landwirtschaft helfen

Eine Aargauer Kläranlage macht beim vom Bund vorgeschriebenen Phosphor-Recycling vorwärts, denn die Zeit drängt.

Phosphor, das Element mit der Nummer 15 im Periodensystem, ist für das Leben auf der Erde unverzichtbar, betont Kaarina Schenk, Dozentin für Umweltchemie an der Fachhochschule Nordwestschweiz: «Phosphor ist für alle Lebewesen essenziell und kann nicht durch andere Elemente ersetzt werden.»

Bedeutung von Phosphor fürs Leben auf der Erde

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Während Menschen und Tiere Phosphor vor allem für den Energiestoffwechsel auf zellulärer Ebene brauchen, benötigen Pflanzen das Element für ihr Wachstum. Ohne Phosphor gedeihen Pflanzen kaum, es ist deswegen ein zentraler Bestandteil von Düngemitteln. Ausserdem gelangt Phosphor auch via Pflanzen wieder zum Menschen, denn selber produzieren kann der Körper den Stoff nicht.

Die heutige Phosphor-Gewinnung steht allerdings vor Problemen. Im Unterschied zu anderen Stoffen wie Licht, Wasser oder Stickstoff, welche Pflanzen für ihr Wachstum benötigen, sei Phosphor limitiert, erklärt Christine Alewell, Professorin für Umweltgeowissenschaften an der Universität Basel im SRF2-Wissenschaftsmagazin: «Phosphor stammt aus geologischen Lagerstätten. Wenn diese zu Ende sind oder fest in der Hand von einzelnen Ländern, dann hat die Welt ein Problem. Und genau darauf steuern wir zu.»

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Phosphor: Reserven gehen zur Neige
Aus Einstein vom 07.06.2012.
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Eine akute Knappheit bestehe zwar auch längerfristig noch nicht, beruhigt die Wissenschaftlerin, die verfügbaren Phosphor-Ressourcen können den Bedarf durchaus noch viele Jahre decken. Jedoch drohten vermehrt Konflikte um die Lagerstätten; der Abbau von phosphorhaltigem Gestein werde teurer, was wiederum die Düngemittelproduktion treffen würde.

Phosphor stammt aus geologischen Lagerstätten. Wenn diese zu Ende sind oder fest in der Hand von einzelnen Ländern, dann hat die Welt ein Problem.
Autor: Christine Alewell Professorin für Umweltgeowissenschaften Universität Basel

Verschiedene Länder haben auf das Problem bereits reagiert. China beispielsweise setzt auf Exportbeschränkungen von phosphorhaltigen Produkten, andere Länder versuchen sich Schürfrechte für die grössten verbleibenden Lagerstätten in Marokko und der Westsahara zu sichern. Einen anderen Weg geht die Schweiz, die heute zu 100 Prozent auf Phosphor-Importe angewiesen ist.

Schweiz setzt als erstes Land weltweit auf Phosphor-Recycling

Vor einigen Jahren hat die Schweiz beschlossen, dass Phosphor ab 2026 wiederverwertet werden muss, sodass auch künftig genug vorhanden ist für die heimische Düngemittelproduktion. An diesem Punkt kommen die Kläranlagen, wie jene in Oftringen, ins Spiel. Die aussichtsreichste Variante für Phosphor-Recycling ist nämlich die Rückgewinnung aus Klärschlamm.

Vom grossen zum kleinen Phosphor-Kreislauf

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Der natürliche Phosphor-Kreislauf verläuft in tektonischen Zeiträumen, dauert also Jahrmillionen. Im Wesentlichen lagern sich dabei organische Abfälle als Sediment ab, werden zu Gestein, das dann abgebaut werden kann. Für den Menschen ist dieser Kreislauf logischerweise nicht nutzbar.

Jedoch lässt sich auch ein kleiner Kreislauf etablieren. Menschen scheiden das mit der Nahrung aufgenommene Phosphor mit Urin und Kot wieder aus, so gelangt es in die Kläranlagen. Wenn hier nun der Phosphor aus dem Klärschlamm zurückgewonnen wird und via Dünger erneut in den Pflanzen landet, wäre der Phosphor-Kreislauf geschlossen.

Heute bleiben die hohen Phosphor-Anteile im Klärschlamm grösstenteils ungenutzt. Der Schlamm wird mehrheitlich verbrannt und dann wird die Asche deponiert, auf diese Weise geht der Phosphor aus dem Kreislauf verloren.

Die Rückgewinnung des Phosphors ist allerdings komplex, es gibt verschiedene Verfahren, von denen aber noch keines perfekt funktioniert. Die Kläranlage Oftringen macht schon länger Versuche mit verschiedenen Verfahren, sagt Friedrich Studer, Geschäftsführer von Entsorgung und Recycling Zofingen, dem Verband, der die Kläranlage betreibt: «Unser Standort bietet sich für intensive Versuche an, da wir schon viel Erfahrung mit Klärschlammverwertung haben.»

Aktuelle Hauptprobleme beim Phosphor-Recycling

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Legende: Die Kehrichtverwertungsanlage der erzo in Zofingen. zvg: erzo

Bei den verschiedenen thermischen und chemischen Verfahren für die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm stellen sich aktuell zwei Hauptprobleme. Zum einen muss der Anteil von Schwermetallen im Klärschlamm beziehungsweise in der Asche des verbrannten Schlammes noch weiter reduziert werden, damit Grenzwerte eingehalten werden. Zum anderen muss man den Phosphor in einer Form gewinnen können, die Pflanzen schnell aufnehmen können. An beiden Punkten wird zum Beispiel in Oftringen geforscht.

Klar scheint schon jetzt, dass eine wirtschaftliche Form des Phosphor-Recyclings auf die Kombination von Kläranlage und Kehrichtverwertung angewiesen sein dürfte. In Oftringen beispielsweise werden heisse Gase aus der Kehrichtverbrennung für die Trocknung und Verbrennung des Klärschlamms in einem speziellen Drehofen verwendet.

Der Zeitplan für die Versuche ist sportlich. Bis 2026 müssen die Kläranlagen das Phosphor-Recycling etablieren, so schreibt es der Bund vor. Schon jetzt scheint klar, dass das nicht alle schaffen werden. Zwar arbeiten auch andere Schweizer Kläranlagen an Verfahren zum Phosphor-Recycling, etwa in Zuchwil, Zürich oder Altenrhein, jedoch sei man in Oftringen schon ziemlich weit, sagt Studer: «Bis Ende Jahr können wir einen Verfahrensentscheid treffen und dann können wir die Deadline von 2026 tatsächlich einhalten.»

In Oftringen läuft parallel dazu auch bereits eine Machbarkeitsstudie zum künftigen industriellen Betrieb einer kombinierten Anlage mit Kehrichtverbrennung, Kläranlage und Phosphor-Recycling, dafür sind Investitionen von rund 400 Millionen geplant, wie kürzlich mitgeteilt wurde.

Die Abhängigkeit von Importen reduzieren, weniger Klärschlamm auf Deponien ablagern oder einen natürlichen Stoffkreislauf schliessen: Gründe fürs Recycling von Phosphor gibt es genügend. Bis es allerdings soweit ist, braucht es noch einige Arbeit und Investitionen.

Regionaljournal Aargau Solothurn 04.08.2021, 17:30 Uhr;

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15 Kommentare

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  • Kommentar von Maciek Luczynski  (Steine)
    Ich finde generell die Idee mit der Rückgewinnung der Rohstoffe gut.
    Vor allem auch dann, wenn die Rohstoffe mit einem möglichst kleinen Kreislauf wieder eingesetzt werden, und nicht einfach irgend wo landen, wo sie Schaden anrichten (Algenwuchs in Flüssen / Mündungen / Meeren)
  • Kommentar von Rolf Künzi  (Unbestimmt)
    Alles beginnt bei der Erde. In der Luft hat es 21% Sauerstoff und 78% Stickstoff. Warum hat die Natur so wenig Phosfor erzeugt und solch einen Überschuss an Stickstoff? . Etwas verstehen wir noch nicht richtig. Aber unglaublich wichtiges Thema.
    1. Antwort von Maciek Luczynski  (Steine)
      Für das Sauerstoffbrennen braucht es Sterne mit min. 8 Sonnenmassen.
      Phosphor entsteht durch das fusionieren jeweils zwei Sauerstoffkerne.
      Der Sauerstoff selbst kann (u.A) durch einen Alpha-Zerfall ( Abgabe eines Elektronen aus dem Kern) entstehen. Wenn sich so ein Neutron in ein Proton wandelt.
      Kurz gesagt: "Je schwerer/komplexer ein Element ist, desto weniger kommt es vor."
    2. Antwort von Maciek Luczynski  (Steine)
      Ergänzung:
      Der Sauerstoff selbst kann (u.A) durch einen Alpha-Zerfall von Stickstoff ( Abgabe eines Elektronen aus dem Kern) entstehen. Wenn sich so ein Neutron in ein Proton wandelt.

      Stickstoff selbst kann schon beim Wasserstoffrbrennen entstehen (1-2x Sonnenmassen). Wenn auch flüchtig
  • Kommentar von Peter König  (Vignareale)
    @dth ja das hatten wir über Jahre den Einsatz des Klaerschlamm auf den Felder und Äcker plötzlich hourde der Einsatz
    nicht mehr empfohlen, auf eigener Verantwortung einsetzen -aber es hat Hormone im KSchamm auf Risiko
    des Bauern ist der Einsatz selber habe ich mit dem Einsatz sofort aufgehört
    Und nun, wo sind die Hormone geblieben?