Während sich für die meisten an der Zapfsäule das Drama im Nahen Osten so richtig spürbar niederschlägt, spielt sich die wahre Tragik an einem vermeintlichen Nebenschauplatz ab: Die Sperre der Straße von Hormus treibt nämlich nicht nur Spritpreise in die Höhe, sondern schränkt den Zugang zu Düngemitteln drastisch ein. Knapp die Hälfte der weltweiten Düngerproduktion stammt aus der Region, der Versorgungsstopp verteuert hierzulande Lebensmittelpreise und gefährdet die Ernährungssicherheit. Höchste Zeit für mehr Unabhängigkeit.
Zu finden ist sie in Kläranlagen: Abwässer enthalten bedeutende Mengen an Stickstoff und Phosphor, beides Rohstoffe, die für die Düngermittelherstellung unverzichtbar sind. Während Stickstoff mit 78 Prozent der Hauptbestandteil der Atemluft ist und somit prinzipiell uneingeschränkt verfügbar, handelt es sich beim Phosphor um eine endliche Ressource, die nur mit großer Mühe abgebaut werden kann. Dass sie bislang ungefiltert in Abwässern davonschwimmt – eine grob fahrlässige Verschwendung.
Modifiziertes Zeolith
Das dachte sich auch Kristina Stocker, die an der Montanuni Leoben seit mehreren Jahren an der Rückgewinnung von Nährstoffen aus Abwasser forscht. Sie ist Teil einer Arbeitsgruppe am Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes, die eine vielversprechende Methode entwickeln konnte, Stickstoff und Phosphor in Kläranlagen zu gewinnen. „Wir nutzen und modifizieren dafür Zeolith, ein günstiges und gut verfügbares Industriemineral, um die Nährstoffe aus dem Abwasser zu binden und für die Wiederverwertung verfügbar zu machen. Es ist uns gelungen, die Nährstoffe in hoher Reinheit und mit sehr niedrigen Schadstoffgehalten zu gewinnen“, sagt Stocker, die in ihrer Forschung einen entscheidenden Schritt hin zu einer kreislauforientierten Nährstoffwirtschaft ausmacht.
Nicht nur im Labor, sondern auch schon bei der Kläranlage in Knittelfeld konnte das Konzept unter Beweis gestellt werden. Dort kommen die Abwässer von rund 60.000 Personen zusammen. Die mobile Pilotanlage in Containergröße war in der Lage, zehn Prozent des Trübwassers, das nach einigen Reinigungsschritten in der Kläranlage entsteht, zu behandeln. „Das entspricht in etwa einer Menge von 500 Litern pro Stunde. Mit größeren Anlagen ließe sich entsprechend mehr Abwasser behandeln“, sagt Stocker. Sie arbeitet mit einem Team aus Verfahrenstechnikern der Montanuni zusammen, das für Entwicklung der Anlage zuständig ist.
Zunehmende Anfragen
Die Konstruktion läuft in Kooperation mit dem Grazer Anlagenbauer Christof Industries ab. Um den Prozess in einem größeren Maßstab umzusetzen, braucht es zwei Faktoren: Mehr Zeolith, das mit seiner speziellen Struktur aus Poren und Kanälen perfekt geeignet ist, Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser zu filtern. Viel wichtiger ist aber die Wirtschaftlichkeit des Unterfangens, die sich in den letzten Monaten, seit Ausbruch des Iran-Krieges, immer deutlicher darstellt: „Die gleichzeitige und getrennte Rückgewinnung von Stickstoff und Phosphor schließt Stoffkreisläufe, senkt Emissionen und mindert Importabhängigkeiten. Damit gewinnen Kommunen und Landwirtschaft an Resilienz“, sagt Stocker. Sie verzeichnet bereits zunehmend Anfragen aus der Düngermittel-Industrie, die sich um die Hochskalierung des als „ReNOx“ getauften Verfahrens drehen.
Dabei war die ursprüngliche Idee hinter dem Projekt eine ganz andere: „Es hat vor rund zehn Jahren mit der Absicht gestartet, Stickstoff-Emissionen bei der Zementherstellung aus den Rauchgasen mit Zeolith zu binden. Dass dieser Prozess auch gut für Phosphor einsetzbar ist, hat sich als Zufallsfund herausgestellt“, sagt Stocker.
Was ihr Projekt außerdem von anderen Methoden zur Nährstoffgewinnung abhebt, ist der geringe Energieeinsatz: Die vergleichsweise geringe Prozesstemperatur von 60 Grad Celsius, die für die Gewinnung des Phosphors notwendig ist, macht „ReNOx“ nicht nur energie-, sondern auch kosteneffizient.
