Ab August 2027 verschärft eine neue EU-Richtlinie die Vorgaben zur Abwasserreinigung. Kommunen müssen dann deutlich mehr Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser entfernen. Ein großer Teil des Stickstoffs liegt als Ammonium vor. Ein erhöhter Eintrag in Gewässer führt zur Eutrophierung. Dies gefährdet aquatische Ökosysteme und schädigt die Fischbestände. Das Institut für Chemieingenieurwesen der Universität Ulm entwickelte ein neues Verfahren zur Ammonium-Eliminierung. Die Technologie entstand in Kooperation mit dem Zweckverband Klärwerk Steinhäule (ZVK). Eine entsprechende Pilotanlage wurde gemeinsam mit der Iludest GmbH entworfen.
Nachhaltigkeit durch Ammonium-Recycling im Klärprozess
Seit Mai 2026 läuft die Erprobung der Versuchsanlage in der Neu-Ulmer Kläranlage. Der betreibende Zweckverband verfolgt dabei langfristige ökologische Ziele. „Der ZVK hat großes Interesse am Einsatz zukunftsfähiger Technologien in allen Bereichen des Klärwerks, insbesondere an solchen, die auf Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft abzielen“, sagt Jonathan Fuchs über die Kooperation mit der Uni Ulm.
Das primäre Ziel ist die Rückgewinnung des Stickstoffs für eine stoffliche Weiterverwertung. Die Projektgruppe unter der Leitung von Professor Thomas Grützner entwickelte das Verfahren in Vorläuferprojekten. Es liefert konzentriertes Ammoniakwasser und minimiert den Ammonium-Anteil im Abwasser. Der verbleibende Rest wird biologisch abgebaut. „Ammoniakwasser kann zum Beispiel eingesetzt werden, um CO2 aus industriellen Abgasen zu entfernen“, erläutert Grützner.
Verfahrensprinzip: Dampfstrippung hochbelasteter Prozesswässer
Das Anlagenkonzept nutzt die Methode der Dampfstrippung. Diese thermische Trenntechnik reinigt ammoniumreiches Zentratwasser aus der Klärschlammentwässerung. Das Zentratwasser durchläuft eine Kolonne im Gegenstrom zu aufsteigendem Wasserdampf. Der Dampf erwärmt das Zentrat bis zum Sieden. Dadurch geht das gebundene Ammonium als gasförmiges Ammoniak in die Dampfphase über. Am Kolonnenboden tritt das gereinigte Zentratwasser aus. Der ammoniakhaltige Dampf am Kopf der Kolonne wird kondensiert. Ein Teil des Kondensats wird zur Aufkonzentrierung zurückgeführt. Durch optionale Nachschaltung weiterer Schritte entsteht schließlich hochkonzentriertes Ammoniakwasser.
Scale-up für den industriellen Einsatz
„Wir sind sehr stolz darauf, dass wir unseren kommunalen Partner bei Entwicklung und Bau dieser Pilotanlage unterstützen und so einen deutlichen Mehrwert für unsere Region generieren können“, freut sich Professor Thomas Grützner. Der entwickelte Prozess wird nun mehrere Monate im Klärwerk Steinhäule getestet. Diese Daten dienen als Basis für die spätere Hochskalierung in den industriellen Maßstab.