Die Innovation

Innovative Trennung von Reaktion und Granulation

Es sind verschiedene Ansätze zur Nutzung oder Gewinnung von Phosphor aus der Asche von Mono-Klärschlammverbrennungsanlagen bekannt. Diese Verwertungsverfahren sind jedoch in der Regel unter den aktuell gültigen Marktbedingungen nicht wirtschaftlich, sehr häufig technisch nicht ausgereift und haben erhebliche Performance-Schwierigkeiten bei der typischen Schwankungsbreite der Aschezusammensetzung. Zudem resultieren aus diesen Verfahren Produkte, die den pflanzen- und bodenspezifischen Nährstoffbedarf nicht abdecken und somit für den Landwirt nur sehr eingeschränkt nutzbar sind.

Wir haben mit PHOS4green ein innovatives Verfahren entwickelt, bei dem aus dem phosphathaltigen Sekundärrohstoff, beispielsweise Klärschlammasche, einer Mineralsäure und weiterer Nährstoffkomponenten zunächst eine Suspension erzeugt wird. Das Phosphat in der Klärschlammasche wird dabei mit der Säure aufgeschlossen.

Die so erzeugte Suspension wird anschließend in der Wirbelschicht sprühgranuliert. Die Suspensionsherstellung und damit die Reaktion der Phosphatumwandlung sind von dem Prozess der Granulation getrennt.

Nutzen Sie unsere Verfahrensinnovation für die industrielle Rückgewinnung von Phosphat aus Klärschlammaschen!

SÄUREREAKTION ZUR VERBESSERUNG DER LÖSLICHKEIT

Unlösliche Phosphate werden durch Mineralsäure pflanzenverfügbar

Organische Reststoffe, wie beispielsweise Klärschlämme, sind prinzipiell eine kostengünstige und nachhaltige Alternative zu mineralischen Düngern. Das direkte Ausbringen auf Felder wird zunehmend eingeschränkt und ist hygienisch bedenklich.

Klärschlammaschen weisen - gegenüber unverbranntem Klärschlamm - einen wesentlich höheren Phosphatgehalt auf und sie sind frei von organischen Schadstoffen. Diese Aschen stellen somit eine besonders interessante Phosphatquelle dar. Die Phosphate liegen dort jedoch in einer unlöslichen und damit nicht pflanzenverfügbaren Form vor.

Durch Säuren können diese unlöslichen Phosphate in eine pflanzenverfügbare Form überführt werden. Wir haben auf Basis dieses grundsätzlich bekannten Ansatzes ein stabiles und überaus flexibles Verfahren entwickelt und dieses in die industrielle Serienreife überführt.

PHOS4green - Beispielreaktion Phosphat durch Säurereaktion nutzbar
Beispielreaktion, wie das weitgehend unlösliche Phosphat durch Säurereaktion nutzbar gemacht werden kann.

AUSSERORDENTLICHE VERFAHRENSTECHNISCHE VORTEILE

Einfache, flexible und stabile Prozessführung durch Trennung der Verfahrensschritte

Die Suspensionsherstellung und damit die Reaktion der Phosphatumwandlung zwischen phosphathaltigem Sekundärrohstoff und Mineralsäure sind in diesem veränderten Verfahren von dem Prozess der Granulation getrennt. Diese Trennung hat zahlreiche verfahrenstechnische Vorteile.

  • Die beim direkten Zusammenführen der phosphathaltigen Aschen und der Mineralsäure zum Teil spontan und heftig ablaufende Reaktion wird kontrollierbar und steuerbar.
  • Die freie Säure wird bereits in der Suspension weitgehend umgesetzt, wodurch Korrosion an Anlagenteilen wirksam unterbunden werden kann. Der erzeugten Suspension können Laugen, basische Salze, etc. zugegebenen werden. Dadurch wird eine gegebenenfalls notwendige weitere Reduzierung noch vorhandener freier Säure erreicht.
  • Der Suspension können zudem weitere Nährstoffkomponenten zugegeben werden, beispielsweise Stickstoff (N), Phosphat (P), Kalium (K), Magnesium (Mg), Schwefel (S) oder lebensnotwendige Spurenelemente. Dadurch ist es möglich, standardisierte Mineraldünger mit genau der notwendigen pflanzen- und bodenspezifischen Nährstoffzusammensetzung zu erzeugen.
  • Durch die Erzeugung einer Suspension werden die Rohstoffkomponenten deutlich besser homogenisiert. Es resultiert ein besonders gleichmäßiges Produkt.
PHOS4green - Suspensionserzeugung zur Phosphatumwandlung
Suspensionserzeugung zur Phosphatumwandlung und flexiblen Einstellung der Produktzusammensetzung.

BEWÄHRTE TECHNOLOGIE UND EINFACHE VERFAHRENSSCHRITTE

Schnelle und sichere Umsetzung mit gut kontrollierbaren Reaktionsschritten

Die Entwicklung und Markteinführung von neuen Verfahren und Technologien bedarf oft langer Entwicklungszeiten und ist risikobehaftet. Viele alternativ diskutierte P-Recyclingverfahren basieren auf völligen Neuentwicklungen und sind häufig durch sehr komplexe und entsprechend nur sehr schwierig kontrollierbare Prozessschritte wie Fällungsreaktionen oder Extraktionen bestimmt. Der Nachweis der technischen Durchführbarkeit muss häufig zunächst überhaupt erst erbracht werden, mit entsprechend unsicherem Ausgang.

Das von uns entwickelte Verfahren PHOS4green basiert auf Technologie- und Verfahrensschritten, die im Einzelnen seit Jahrzehnten im Einsatz und entsprechend erprobt und optimiert sind. So ist die Herstellung von Lösungen oder Suspensionen in Kombination mit Säuren in der chemischen Industrie Stand der Technik. Auch der Prozessschritt der Sprühgranulation in der Wirbelschicht ist ein eingeführter Prozess und bildet für Glatt die Kernkompetenz in unterschiedlichsten Produktanwendungen und Dimensionierungen.

Mit PHOS4green werden die im Stand der Technik bekannten und nachhaltig optimierten Prozessschritte mit standardisierten Technologien kombiniert. Die technische Umsetzbarkeit ist damit gewährleistet, nahezu unabhängig in der Dimensionierung.

PHOS4green - Sprühgranulationsanlage
Glatt baut seit Jahrzehnten erfolgreich Sprühgranulationsanlagen für unterschiedlichste Anwendungen – und das weltweit.

KONSTANTE SPITZENQUALITÄT DER ENDPRODUKTE

Die Schwankungsbreite der Klärschlammaschen wird kontinuierlich ausgeglichen

Problematisch für viele andere Verfahren zur Phosphor-Rückgewinnung ist die Tatsache, dass Klärschlammaschen einer erheblichen Schwankung bezüglich ihrer chemischen und mineralogischen Konstitution unterliegen. Nicht nur innerhalb des zeitlichen Verlaufs einer Monoverbrennungsanlage, sondern auch Aschen unterschiedlicher Verbrennungsanlagen unterscheiden sich teilweise massiv voneinander.

So laufen grundsätzlich die Löse-, Fällungs- und Extraktionsprozesse bei nasschemischen P-Recyclingverfahren optimal nur in sehr engen Parametergrenzen ab. Im technischen Betrieb müsste dementsprechend auf die starke Schwankungsbreite der Asche sofort und zielgenau reagiert werden, was technisch und analytisch kaum zu leisten ist. Aus derartigen technischen Verfahren ist bekannt, dass damit die technischen Betriebsbedingungen doch erheblich von den optimalen Laborbedingungen abweichen werden. Dies hat zur Folge, dass die P-Recyclingquote und die Abtrennung der Schwermetalle doch deutlich unter den Erwartungen aus den Laborstudien liegen. Das macht diese Verfahren unattraktiv.

Bei unserem Verfahren PHOS4green wird die Asche ebenfalls mit der Säure vermischt. Anschließend erfolgt jedoch keine Abtrennung des löslichen und unlöslichen Anteils, sondern das gesamte Gemisch wird in einem anschließenden Granulierprozess zu standardisierten Düngemittel verarbeitet. Dies ist technologisch wesentlich einfacher, deutlich kostengünstiger und verursacht keinerlei Abfälle. Ascheschwankungen werden durch Anpassung der Rezeptur einfach ausgeglichen, das sichert eine gleichbleibend hohe Qualität. Damit ist das Verfahren extrem flexibel und einfach steuerbar gegenüber Ascheschwankungen. Perspektivisch können sogar weitere Phosphatträger (z. B. Tiermehlaschen) gleichermaßen in hochwertige Düngemittel mit gleichmäßiger Qualität verarbeiten werden.

PHOS4green - Phosphor-Rückgewinnung