Sowohl in den Haushalten als auch in der industriellen Landwirtschaft findet Phosphor in Form von Phosphat Anwendung. Dort wird es als Düngemittel eingesetzt, um hohe Ernteerträge zu erzielen. Denn für Pflanzen ist das Element essentiell – sie benötigen Phosphor, um es in Zellwände, Erbgut und verschiedene Eiweiße einzubauen. Das Problem dabei ist, dass die Gewinnung von Rohphosphat umweltschädlich ist und Österreich derzeit stark von Importen abhängt. Um Phosphor künftig im eigenen Land und aus vorhandenen Ressourcen – konkret Klärschlämmen – zurückzugewinnen, untersuchten Arabel Amann vom Institut für Wassergütewirtschaft, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster und Kolleg_innen, wie dies am besten gelingen kann. Während sie in der Vergangenheit bereits Möglichkeiten der Phosphorrückgewinnung untersuchte und Machbarkeitsstudien für Österreich anfertigte, erfolgte die jüngste Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft (BMLFUW).

Phosphat auf Österreichs Feldern

Für die Landwirtschaft ist Phosphat-Dünger essentiell. Negative Aspekte, die mit dem unbedachten Einsatz von Phosphor einhergehen können, werden daher schnell übersehen. „In Österreich landet Klärschlamm teilweise auf den Feldern, um das darin enthaltene Phosphor für die Düngung zu verwenden“, sagt Amann. „Neben Phosphor enthält Klärschlamm aber auch Mikroplastik, Schwermetalle, organische Spurenstoffe und Antibiotikarückstände, die so ebenfalls auf dem Feld landen.“ Wird Rohphosphat importiert und für die Düngung verwendet, ergibt sich ein ähnliches Problem: „Der Abbau von Rohphosphat geht nicht nur mit Landraub einher, auch ist das Element oft mit Cadmium oder Uran verunreinigt. Beide Stoffe sind toxisch und sollten daher nicht mit Nahrungsmitteln in Kontakt kommen“, erklärt Arabel Amann.

Um dieses Problem zu lösen, sollte Klärschlamm, der eine gute Quelle für die Phosphatrückgewinnung darstellt, zukünftig entsprechend aufbereitet werden. Damit die erarbeiteten Lösungsvorschläge auch umsetzbar sind, suchten Amann und Kolleg_innen ebenfalls das Gespräch mit Kläranlagenbetreiber_innen.

Monoverbrennung als effizienteste Lösung

Wird das Phosphor direkt in den Kläranlagen extrahiert, so erhält man eine Ausbeute von etwa 40 Prozent. Verbrennt man die Schlämme dagegen in Monoverbrennungsanlagen, so lassen sich aus der Asche mindestens 80 Prozent des darin enthaltenen Phosphors zurückgewinnen. Dieses kann dann als Dünger verwendet oder zu Phosphorsäure weiterverarbeitet werden. „Berücksichtigt man alle Faktoren, wie Produktionskosten und Verkaufspreise, wirkt sich das finanziell wie folgt auf die Einwohner_innen Österreichs aus: Im günstigsten Fall können die Kosten um 1 Euro pro Einwohner_in und Jahr gesenkt werden, im ungünstigsten Fall fallen Zusatzkosten von rund 5 Euro pro Einwohner_in und Jahr an“, fasst Arabel Amann zusammen. Bei dieser Rechnung geht Amann davon aus, dass rund 35 Prozent des nationalen Phosphordüngerbedarfs durch Phosphor aus Abwasser substituiert wird.

„Um die Phosphatrückgewinnung möglichst effektiv zu gestalten, bietet sich für Österreich vor allem die Klärschlammverbrennung in Monoverbrennungsanlagen an. Teilweise ist diese Infrastruktur bereits vorhanden, teilweise müsste sie noch errichtet werden“, sagt Amann. Da die Baukosten für diese Anlagen recht hoch sind, empfehlen die Forschenden eine möglichst zentrale Verbrennung der Schlämme.

Nachhaltiges Phosphormanagement

Schließlich ist auch die Abwasserindustrie dazu verpflichtet, möglichst nachhaltig zu arbeiten. „Gegenüber der bisherigen Phosphorgewinnung könnten die Treibhausemissionen aus der Abwasserreinigung gesenkt werden, die derzeitigen Einträge von Schwermetallen und organischen Spurenstoffen sowie Mikroplastik über die bodenbezogene Klärschlammverwertung verringert und bei sinnvollen Verbrennungskonzepten auch der Energiebedarf reduziert werden“, sagt Arabel Amann. So kann die Produktion von Phosphor nicht nur nachhaltiger werden, sie kann auch wirtschaftlich rentabel bleiben.

Die Studienergebnisse dienen schließlich als Grundlage für politische Entscheidung. Denn damit sich eine Kreislaufwirtschaft für Phosphor etablieren kann, bedarf es entsprechender rechtlicher Rahmenbedingen und Anreize für ein effizientes Recycling.

Kontakt

DI Arabel Amann, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
Forschungsbereich Wassergütewirtschaft
Technische Universität Wien
+43 1 58801 22632
arabel.amann@tuwien.ac.at

Text: Sarah Link