Energie und Rohstoffe aus Kläranlagen

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Klärbecken in einer Kläranlage
Quelle: Rob Bouwman / Fotolia

Zum Tag des Wassers am 22. März: Kläranlagen können viel mehr leisten, als nur Abwasser von Schadstoffen reinigen. Zum Beispiel wertvolle Rohstoffe wie Phosphor und Stickstoff liefern oder Energie erzeugen. Der Stand der Technik in Deutschland im Überblick.

In Deutschland wird Abwasser fast flächendeckend in öffentlichen Kläranlagen behandelt. Für mehr als 95 Prozent des behandelten Abwassers stellt die biologische Abwasserbehandlung den Stand der Technik dar. 

Abwasser als Rohstofflieferant

Die im Abwasser noch enthaltenen Nährstoffe bleiben häufig ungenutzt. Dabei sind dort noch Schätze zu heben: Phosphor und Stickstoff können beispielsweise zur Herstellung von Dünger genutzt werden. Die Daten zeigen: Mit denen im Abwasser verfügbaren Phosphorvorkommen könnten etwa die Hälfte der jährlichen Phosphormineralimporte eingespart werden. Bei Stickstoffdünger wird der energieintensive Schritt der Mineralisierung von Ammoniak zu molekularem Stickstoff, der in die Atmosphäre entweicht, eingespart. Der auf diese Weise gewonnene Stickstoffdünger muss nicht nach dem energieaufwändigen Haber-Bosch-Verfahren hergestellt werden, das  etwa 1,4 Prozent der jährlich weltweit erzeugten Energie benötigt. Eine Weiterentwicklung und Implementierung geeigneter Phosphor-Rückgewinnungstechniken aus Abwasser bzw. Klärschlamm oder Klärschammasche, als auch von Stickstoff (Ammoniak), trägt so bei zur Ressourcenschonung und zu einer nachhaltigen Abwasserwirtschaft.

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Abwasser als Energiequelle

Kläranlagen verbrauchen sehr viel Energie. Doch es gibt bereits Kläranlagen, die energieautark arbeiten. So kann aus dem Klärschlamm durch Faulung Klärgas gewonnen werden, welches dann zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms unterstützt das Bundesumweltministerium innovative Projekte zur Erreichung der Energieeffizienz auf Kläranlagen. Anlagen zur Abwasserwärmenutzung sind bereits heute bei entsprechenden Voraussetzungen wirtschaftlich konkurrenzfähig. Aus dem organischen Material, das auf der Kläranlage anfällt, können zudem verschiedene Ausgangssubstanzen hergestellt werden wie Biomasse für die Energiegewinnung, Monomere für die Herstellung von Biopolymeren, Ethanol usw. Diese Anwendungsbereiche werden noch untersucht oder bereits im kleintechnischen Maßstab umgesetzt. Die vorliegenden Forschungsergebnisse sind erfolgsversprechend.

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Wie sauber kann Abwasser werden?

Die Technik der biologischen Abwasserbehandlung war in den 1980er Jahren zur Reduzierung der Nährstoffe im Abwasser konzipiert worden. So sollte der  Eutrophierung der Gewässer entgegengewirkt werden. Konventionelle Kläranlagen sind jedoch nicht ausgelegt für die Eliminierung organischer Mikroverunreinigungen (Chemikalien aus Produkten des täglichen Bedarfs, Arzneimittel usw.) und mikrobiologischer Kontaminationen, die heute ein Problem darstellen. Es gibt jedoch verschiedene Ansätze, deren Eintrag in Gewässer zu reduzieren: Den Eintrages an der Quelle zu reduzieren, z. B. durch Verbote und Ersatz von Stoffen oder indem eine weitergehende Abwasserbehandlung wie eine vierte Reinigungsstufe auf großen Kläranlagen und Kläranlagen an sensiblen Gewässern eingeführt wird

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Abwasser wiederverwerten?

In wasserknappen Regionen der Welt spielt die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser eine bedeutende Rolle, um knappe Trinkwasserressourcen zu schützen. Dazu gehören die trocknen  Gebiete der südeuropäischen Mittelmeeranrainer. Auf EU-Ebene werden gegenwärtig Mindestqualitätsanforderungen für die Abwasserwiederverwendung in der Landwirtschaft und zur Grundwasseranreicherung erarbeitet. Deutschland setzt sich dabei für hohe Standards ein, die auch langfristig dem Schutz der Umwelt und der menschlichen Gesundheit gerecht werden. In Deutschland gibt es aber fast überall genug Wasser. Zudem ist noch unsicher, ob nicht das Grundwasser unter der Abwasserwiederverwendung leiden könnte. Daher gibt es bei uns keinen wesentlichen Bedarf für diese Anwendung.

Leseempfehlung:

  • UBA-Texte 34/2016 zu Rahmenbedingungen für die umweltgerechte Nutzung von behandeltem Abwasser zur landwirtschaftlichen Bewässerung

 

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 Abfall  Klärschlamm  abwasser  Ressourcen  Phosphor