Sekundärer Phosphor als Rohstoff für die chemische Industrie (BiChemPhos)

Das Element Phosphor (P) kommt in der Natur vorwiegend in Form von Phosphaten vor und ist ein für alle Lebewesen essentieller Nährstoff. Somit ist Phosphor auch für die Nahrungsmittelproduktion von entscheidender Bedeutung. Wurden landwirtschaftliche Flächen früher mit Gülle gedüngt, machten gesteigerte Ansprüche an deren Produktivität bald den Einsatz von mineralischen Phosphorquellen notwendig. Diese finden sich in Phosphaterzlagerstätten wieder, deren abbauwürdige Vorkommen global sehr ungleich verteilt sind.

Etwa 90 % des abgebauten Phosphors werden in der Düngemittelindustrie eingesetzt. Dazu wird das abgebaute Phosphaterz erst zu Rohphosphat weiterverarbeitet. Rohphosphat kann in weiterer Folge zu unterschiedlichen Düngemitteln prozessiert werden.

Phosphor kommt aber auch in anderen industriellen Anwendungen eine wichtige Bedeutung zu. Hier kommen ca. 10 % des geförderten Phosphors zum Einsatz. Da dieser bei unzähligen Herstellungsprozessen beteiligt ist, kann Phosphor analog zur Biologie auch als Nährstoff der Industrie betrachtet werden. Ausgangsstoff für diese zahlreichen Anwendungen ist technische Phosphorsäure oder weißer Phosphor, die ebenfalls aus Rohphosphat hergestellt werden.

Bisher waren kaum abbauwürde mineralische Phosphorvorkommen in der EU bekannt. Gekoppelt mit einer künftig wohl steigenden Nachfrage nach diesem Rohstoff, ergeben sich gewisse Versorgungsrisiken. Aus diesem Grund wurde Phosphor in Form von Rohphosphat und weißem Phosphor auf die Liste der kritischen Rohstoffe der EU gesetzt.

Derzeit verläuft die Nutzung von Phosphor noch weitgehend linear. Um die Abhängigkeit von Importen zu verringern, wäre jedoch ein effektives Rohstoffrecycling, also eine Kreisaufführung des Rohstoffs, wünschenswert. Kommunaler Klärschlamm ist dabei als der Abfallstrom identifiziert worden, der im Allgemeinen die größte Senke für Sekundärphosphor darstellt. Einschlägige Projekte beschäftigen sich seit Jahren mit der Rückgewinnung von Phosphor aus dieser anthropogenen Quelle.

Die Klärschlammmonoverbrennung mit anschließender Phosphorrückgewinnung aus der Asche wird diesbezüglich derzeit als der vielversprechendste Ansatz gesehen. Dabei wird nicht nur Phosphor rückgewonnen, sondern auch Schad- und Störstoffe im Zuge des Verbrennungsprozesses zuverlässig beseitigt.

Effektives Rohstoffrecycling erfordert einerseits das Vorhandensein von Rückgewinnungstechnologien, andererseits muss eine entsprechende Nachfrage nach dem Sekundärrohstoff gegeben sein. In der Vergangenheit wurde hauptsächlich der Einsatz von sekundären Phosphor in der Düngemittelindustrie thematisiert. Dennoch wären die technischen Möglichkeiten für weitere Anwendungsgebiete bereits vorhanden.

Vorliegende Arbeit untersuchte das Potenzial von Sekundärphosphor in der heimischen Industrie. Zu diesem Zweck wurde eine Literaturrecherche durchgeführt sowie ExpertInnen und Stakeholder befragt. Es zeigte sich, dass derzeit der Einsatz in der Düngemittelindustrie am praktikabelsten erscheint. Obwohl die hiesige Industrie auch technische Phosphate verarbeitet, sind die Mengen und erzielbaren Produktpreise (derzeit) zu gering, um diese Anwendungsbereiche als attraktiv erscheinen zu lassen.

Im europäischen Kontext hätte die Implementierung einer innovativen Wertschöpfungskette basierend auf Sekundärphosphor durchaus Potenzial. Gerade weißem Phosphor käme hier eine besondere Bedeutung zu, da die EU über keine eigenen Produktionsstätten mehr verfügt. Mit Innovationen im Bereich des Phosphorrecyclings ist jedenfalls auch künftig zu rechnen.

Dr.ⁱⁿ Erika Ganglberger, DI Marcus Feldbaumer
Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik (ÖGUT)
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