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Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche mit dem RecoPhos-Prozess

29. Oktober 2014

 

 

Das Recycling von Phosphor aus Klärschlamm bietet eine nachhaltige Lösung für die Bereitstellung dieser endlichen Ressource. Mit dem RecoPhos-Verfahren wird Phosphor aus Klärschlammaschen bei hohen Temperaturen unter reduzierenden Bedingungen elementar gewonnen und anschließend zu Phosphorsäure umgesetzt. Der RecoPhos-Prozess wandelt einen u.U. problematischen Abfall in mehrere Ströme von Sekundärrohstoffen um und hinterlässt dabei ein Minimum an festen Abfällen. Das Ziel des Projekts ist es, einen völlig neuen Phosphor-Recycling-Prozess zu entwickeln und auch mehrere der bekannten chemisch-technischen Probleme, die immer noch den Erfolg von Phosphor-Recycling begrenzen, vermeiden zu können.

Der RecoPhos-Prozess verwendet das innovative InduCarb-Reaktordesign, mit welchem die Asche von Klärschlammverbrennungsanlagen in einem induktiv beheizten Festbettreaktor geschmolzen wird. Die Induktionserwärmungssysteme liefern magnetische Wechselfelder mit hoher Energiedichte und gewährleisten dadurch das Erreichen der erforderlichen Reaktionsbedingungen bei welchen die geschmolzene Asche mit Kohlenstoff reagiert. Die Reaktionen, welche innerhalb des Reaktors für die Herstellung von hochwertigem Phosphor ablaufen, basieren auf demselben Prinzip wie das bekannte Wöhler-Verfahren.

Im von der EU unterstützten Forschungsprojekt „RecoPhos – Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm und Klärschlammaschen“ wird der Prozess mittels mathematischer Modellierungen und experimentellen Untersuchungen im Labormaßstab entwickelt. Für die experimentelle Arbeit wurde zudem eine Bench-Scale-Anlage entworfen und gebaut. Mit Hilfe der experimentellen Ergebnisse und den Modellierungen wird der prinzipielle Aufbau einer Demonstrationsanlage festgelegt. Des Weiteren werden eine Marktstudie durchgeführt und die Umweltauswirkungen des Verfahrens gegenüber dem Status quo in einer LCA-Studie (Life Cycle Assessment) ausgewertet.

Das primäre Ziel des RecoPhos Prozesses ist die Produktion von Phosphor und Phosphorsäure. Ein weiteres Ziel des Verfahrens ist jedoch auch die Nutzung der Nebenprodukte des Verfahrens. So fallen neben Phosphor und Phosphorsäure auch eine Eisenlegierung und eine schadstoffarme Silikatschlacke an. Die Verwendung der Eisenlegierung in der Metallindustrie und der Einsatz der Silikatschlacke in der Zementindustrie stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen.

Die im Rahmen des Projektes konzipierte und errichtete RecoPhos-Anlage ist in der Abbildung ersichtlich. Mit dieser Anlage ist es möglich Versuchsläufe in einem entsprechenden Maßstab durchzuführen und auch verwertbare Ergebnisse zu erhalten. Die Konzeptionierung der Anlage erlaubt es wesentliche Prozessparameter über einen bestimmten Bereich zu variieren und dadurch aussagekräftige Resultate über das Verhalten des Prozesses zu erhalten.

Projektseite: www.recophos.org

The RecoPhos research project has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement no. 282856.

 

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