Stickstoff, Phosphor und Kalium – das sind die drei wichtigsten Nährstoffe, die in Düngemitteln vorhanden sind. Düngemittel unterstützen das Wachstum von Pflanzen. Doch diese Stoffe bzw. deren Gewinnung können problematisch sein, erklärt die Geowissenschafterin Kristina Stocker, die an der Montanuniversität Leoben tätig ist: „Phosphor wird zum Beispiel aus fossilen Lagerstätten gewonnen die sich auf nur wenige Regionen der Erde beschränken. Die Europäische Union hat Phosphor daher als ‚kritischen Rohstoff‘ deklariert, da Europa derzeit über keine aktiven Abbaue verfügt und von Importen abhängig ist.“ Die Geowissenschafterin befasst sich damit, wie man Düngerrohstoffe – wie eben Phosphor aber auch Stickstoff – anderweitig gewinnen kann. Phosphor ist auch problematisch, da der Stoff nur ein einziges Mal beim Düngen genutzt wird – das ist nicht besonders nachhaltig. Bei seiner Gewinnung aus natürlichen Lagerstätten entstehen jede Menge Rückstände, die zudem oft schwach radioaktiv sind und deponiert werden müssen. Zudem reichert sich überschüssiger Phosphor aus den Düngemitteln in Gewässern und im Meer an und führt dort zu Algenblüten und Gewässerschäden.
ReNOx-Verfahren
Beim Verfahren, dass Kristina Stocker und ihre Kolleg*innen entwickelt haben, werden die Düngerrohstoffe aus dem Abwasser von Kläranlagen gewonnen. „Der Ansatz ist nicht neu, es gibt immer wieder Versuche, seit mehr als zehn Jahren wird dazu an der Montanuniversität Leoben geforscht“, sagt Kristina Stocker. Beim sogenannten ReNOx-Verfahren werden Stickstoff und Phosphor aus dem Trübwasser der Schlammentwässerung einer Kläranlage wiederverwendet: Dabei spielen natürliche Zeolithe, das sind Minerale die bei vulkanischen Prozessen entstehen, eine zentrale Rolle. Sie haben die Fähigkeit Ionen aus ihrer Struktur mit Ionen aus ihrer Umgebung auszutauschen. So kann Stickstoff, der im Abwasser als positiv geladenes Ion vorliegt, gegen Ionen aus dem Zeolith ausgetauscht werden. Werden die Zeolithe vom Forscherteam speziell vorbehandelt und modifiziert, ist es auch möglich den Phosphor der ebenfalls, zwar als negativ geladenes Ion im Abwasser vorliegt, an den Zeolith zu binden. Die Rückgewinnung der beiden Stoffe erfolgt getrennt und ermöglicht es daher in weiterer Folge Düngerlösungen mit gezielten, auf verschiedene Pflanzen abgestimmte, Nährstoffverhältnissen herzustellen.
Gesetz ab 2033
Das ReNOx-Verfahren hat einige Vorteile: Die Prozesse, die dafür benötigt werden, können leicht in den Ablauf der Kläranlagen integriert werden. Zudem ist das Verfahren kostengünstig, energiesparend – und es kommt zur richtigen Zeit: Denn ab 2033 wird gesetzlich vorgeschrieben, dass Phosphor aus Kläranlagen zurückgewonnen werden muss. Daher arbeiten Wissenschafter*innen aktuell an neuen Methoden, die das ermöglichen sollen. „Bei den anderen Verfahren, die gerade entwickelt werden, soll der Klärschlamm (ein Gemisch, das bei der Abwasserreinigung in der Anlage anfällt; Anm. d. Red.) getrocknet und danach verbrannt werden, sodass Phosphor aus der Asche rückgewonnen wird. Das ist aber um einiges aufwendiger als unser ReNOx-Verfahren.
Abwasserströme nutzen
Abwasser besser zu nutzen, ist ein Thema, das die Wissenschaft allgemein beschäftigt. Denn: „Vieles von dem, was die Gesellschaft nutzt, landet früher oder später in irgendeiner Form auch im Abwasser“, erinnert Kristina Stocker. So gibt es aktuell Bestrebungen die Restwärme im Abwasser für Heizzwecke zu nutzen, durch die Gewinnung von Biogas aus Klärschlamm entsteht erneuerbarer Strom und zukünftig könnten vielleicht auch weitere Stoffe aus Abwasser gewonnen werden. Stickstoff und Phosphor sind also nur der Beginn einer Reihe von neuen Ansätzen zur Weiterentwicklung von Kläranlagen weg von der klassischen Abwasserbehandlung zu geschlossenen Stoffkreisläufen – sozusagen „von der Entsorgung zur Versorgung“.
Das ReNOx-Verfahren wurde bisher in Österreich, Deutschland und Dubai getestet. „Kläranlagen haben wir in Österreich genug. Mit unserem Verfahren können wir aktuell 10 % der im Abwasser einer mittelgroßen Kläranlage enthaltenen Düngerrohstoffe zurückgewinnen. Wir müssen noch schauen, wie wir das Projekt weiterhin finanzieren und vollständig ausbauen können. Aktuell ist das eine Kostenfrage, dafür müssten wir noch die passenden Partner*innen aus der Industrie und den Kommunen finden. Unser Ziel ist auf jeden Fall, Abwasserströme als strategische Ressource zu erschließen.“
