Phosphor clever zurückgewinnen

Phosphor ist ein essenzieller Nährstoff für das Pflanzenwachstum und damit ein Grundpfeiler der weltweiten Lebensmittelproduktion. Da die natürlichen Phosphorvorkommen begrenzt und zudem geopolitisch ungleich verteilt sind, wird die Rückgewinnung von Phosphor zunehmend wichtig. Deutschland ist vollständig auf Importe angewiesen, was Abhängigkeiten schafft. Die Bundesregierung reagierte mit einer klaren Vorgabe: Die überarbeitete Klärschlammverordnung verpflichtet Betreiber größerer Kläranlagen ab 2029 zur Rückgewinnung von Phosphor, sofern der Gehalt im Klärschlamm über zwei Prozent im Trockensubstrat liegt. Ziel ist es, Nährstoffkreisläufe zu schließen, die Umwelt zu entlasten und die Versorgung langfristig zu sichern.

Mobile Phosphorrückgewinnungsanlage

Die mobile Phosphorrückgewinnungsanlage von SF-Soepenberg basiert auf einem Verfahren, das vor Ort auf der Kläranlage zum Einsatz kommt, ohne aufwendige Transporte oder energieintensive Verbrennung. Durch gezielte chemische Reaktionen wird der im Schlamm gebundene Phosphor aus schwerlöslichen Eisenphosphaten gelöst und einer weiteren Nutzung zugeführt.

Der Ablauf gliedert sich in mehrere Prozessschritte:

• Schlammentnahme: Der Überschussschlamm wird direkt aus der Nachklärung oder dem Faulturm entnommen.
• Säuredosierung: Schwefelhaltige Reduktionsmittel senken den pH-Wert, so dass der Phosphor in Lösung gebracht wird.
• Reduktionsphase: In einem Mischer oder einer Reaktionsleitung erfolgt die Mobilisierung des Phosphors in die flüssige Phase.
• Reaktionsphase: Durch Zugabe von Natriumsulfit wird der pH-Wert wieder angehoben. Flockungshilfsmittel unterstützen anschließend die Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit.
• Fest-Flüssig-Trennung: Ein Bandeindicker trennt das phosphatreiche Filtrat vom Feststoffanteil.
• Phosphatfällung: Im letzten Schritt wird der gelöste Phosphor gezielt als Struvit oder Calciumphosphat ausgefällt.

Der gesamte Prozess ist so konzipiert, dass bis zu 90 Prozent des im Klärschlamm enthaltenen Phosphors zurückgewonnen werden können. Damit bietet das Verfahren nicht nur ökologische Vorteile, sondern reduziert auch die Entsorgungskosten gegenüber einer thermischen Monoverbrennung deutlich. Gleichzeitig senkt es durch kürzere Transportwege und niedrigeren Energieeinsatz die CO₂-Bilanz.

Die Messtechnik hinter dem Prozess

Ein solch präziser chemischer Prozess erfordert zuverlässige und intelligente Sensorik. Als System- und Lösungsanbieter stellt Jumo nicht nur einzelne Messgeräte, sondern bietet ein ganzheitliches Konzept zur Prozessüberwachung für die implementierte Prozesssteuerung in einem der beiden Lkw-Auflieger. In der Anlage von SF-Soepenberg sind verschiedene Sensoren entlang des gesamten Rückgewinnungsprozesses verbaut, darunter zwei neue Produkte, die für zusätzliche Sicherheit und Genauigkeit sorgen.

So misst der Druckmessumformer ‚Delos S02‘ den Druck an kritischen Stellen im Prozess, etwa an Pumpen oder in Reaktionsbehältern. Der Messumformer lässt sich intuitiv via Bluetooth bedienen. Sein drehbares Display ermöglicht eine flexible Ausrichtung. Die Möglichkeit der direkten Anbindung an Cloud-Systeme unterstützt die Integration in moderne Industrie-4.0-Umgebungen.

Björn Seling ist Vertriebsmitarbeiter bei Jumo. © Jumo

Der Grenzstandmelder ‚Zelos C01 LS‘ erkennt mit seiner kapazitiven Messmethode zuverlässig Füllstände von Flüssigkeiten oder anderen Medien. Er bietet hohe chemische Beständigkeit, flexible Einbaulagen und nutzt IO-Link-Technologie für die Einbindung in die digitale Prozesswelt. Medienberührte Teile bestehen aus PEEK, was seine Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien gewährleistet. Zur zusätzlichen Ausstattung zählen serienmäßig eine Auto-Kalibrierfunktion, Kurzschluss- und Verpolungsschutz sowie eine 360°-Statusanzeige nach NE107. Die Kommunikation erfolgt über IO-Link oder PNP, NPN, Push-Pull. Ausgelegt ist der Sensor für Medientemperaturen von -40 bis +200 °C.

Weitere Jumo-Komponenten im Prozess bei SF-Soepenberg sind pH- und Redox-Sensoren zur Überwachung der chemischen Reaktionen, Temperaturfühler, Füllstandsensoren und Messumformer zur Umwandlung der Signale.