Das neue thermochemische Verfahren FlashPhos ermöglicht es, Abfälle aus Kläranlagen zu entsorgen und dabei gleichzeitig wertvollen weißen Phosphor zu gewinnen. Als derzeit einzige Technologie in Europa erlaubt dieser Ansatz die umweltfreundliche, effiziente und kostengünstige Herstellung des für industrielle Anwendungen essenziellen Rohstoffs. Entwickelt und erforscht wurde die FlashPhos-Technologie von einem europaweiten Konsortium unter der Koordination der Universität Stuttgart. Damit bietet das Verfahren eine nachhaltige Lösung, um die Abhängigkeit von Rohstoffimporten zu verringern und Kreisläufe in der Abfallwirtschaft effektiv zu schließen.
Unverzichtbarer Rohstoff
Weißer Phosphor (P₄) ist für die Chemie-, Pharma-, Lebensmittel- und Elektronikindustrie ein unverzichtbarer Rohstoff. Der globale Bedarf wird aktuell von nur vier Ländern gedeckt. „Wir wollen eine nachhaltige Versorgung mit Rohstoffen sicherstellen, die für die Wirtschaft wichtig, aber schwer zugänglich sind und nur noch begrenzt zur Verfügung stehen“, sagt Prof. Markus Reinmöller. „Das gelingt aber nur, wenn wir diese kritischen Rohstoffe in einer Kreislaufwirtschaft herstellen – so wie mit dem neuen FlashPhos-Verfahren.“ Während herkömmliche Methoden Phosphor aus Klärschlamm lediglich für Düngemittel zurückgewinnen, liefert FlashPhos den Grundstoff P₄. Dieser wird für eine Vielzahl industrieller Anwendungen benötigt, darunter die Fertigung von Autobatterien, Flammschutzmitteln, Katalysatoren und Computerchips Dadurch kann das Verfahren die hohe Abhängigkeit von Importen massiv senken.
Weißer Phosphor (P₄) ist ein unverzichtbarer Rohstoff.
Klärschlamm entsorgen und Kreislaufwirtschaft stärken
Wirtschaftlich abbaubare Phosphatvorkommen sind global ungleich verteilt, wobei Europa, abgesehen von kleineren Vorkommen in Finnland, über keine aktuell nutzbaren Reserven verfügt. Da die Europäische Union seit der Schließung des letzten Produktionsreaktors im Jahr 2012 vollständig von Importen abhängig ist, stuft sie weißen Phosphor aufgrund seiner wirtschaftlichen Relevanz und begrenzten Ressourcen als kritischen Rohstoff ein. Gleichzeitig stellen phosphorhaltige Klärschlämme ein wachsendes Entsorgungsproblem dar. Deshalb schreibt Deutschland ab 2029 eine verpflichtende Rückgewinnung vor. Zukünftige FlashPhos-Anlagen sollen hier eine umweltfreundliche Lösung bieten, indem sie den Klärschlamm und alle enthaltenen Stoffe vollständig verwerten. Neben weißem Phosphor liefert der Prozess weitere Materialien, die CO₂-intensive Rohstoffe ersetzen können. „Damit machen wir uns unabhängiger von Importen und stärken eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft“, erläutert Christian Schmidberger.
Dreistufige Kaskade: So gewinnt das FlashPhos-Verfahren weißen Phosphor
Das FlashPhos-Verfahren gliedert sich in drei zentrale Prozessschritte, um Phosphor effizient aus Klärschlamm abzutrennen. Zunächst erzeugt ein neu entwickelter Mahltrockner aus dem feuchten Ausgangsmaterial ein feines, nahezu wasserfreies Pulver. Dieses wird anschließend im Flash-Reaktor bei 1.600°C innerhalb von Millisekunden in ein brennbares Gas und phosphathaltige Schlacke umgewandelt. Die für diesen Vorgang nötige Energie liefern dabei die organischen Bestandteile des Schlamms selbst. Im abschließenden Schritt, dem „Refiner“, wird die Schlacke bei ähnlich hohen Temperaturen veredelt, wobei elementarer weißer Phosphor als Hauptprodukt entsteht. Neben diesem Rohstoff liefert der Prozess weitere verwertbare Güter wie einen klimafreundlichen Zementersatz, eine Eisenlegierung sowie ein Schwermetallkonzentrat für die Metallindustrie. Da zudem die entstehenden Gase und Abwärme fossile Brennstoffe in anderen industriellen Anwendungen ersetzen können, bietet das Verfahren eine ganzheitliche Ressourcenverwertung.