Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher haben mit ePhos® ein elektrochemisches Verfahren entwickelt, mit dem sich Dünger aus Abwasser gewinnen lässt. Der Reaktor ist jetzt marktreif und gewinnt aus Kläranlagen direkt einsetzbaren Dünger für die Nahrungsmittelproduktion. Das Verfahren ist besonders umweltfreundlich.
Das bieten wir
Eine marktreife Anlage, mit der sich aus Abwasser Dünger gewinnen lässt.
Das brauchen wir
Lizenznehmer, um die Technik auch auf dem europäischen Markt einzuführen.
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Phosphatdünger werden in der Landwirtschaft immer stärker nachgefragt, zugleich aber Abbau und Aufbereitung von Phosphor immer aufwändiger und damit teurer, weil die Reinheit der Lagerstätten abnimmt. Außerdem ist Europa stark von Importen, etwa aus Marokko und Russland, abhängig.

Auch die Nachfrage und Preise für Stickstoffdünger steigen, nicht zuletzt weil für deren Herstellung viel Energie, insbesondere als Erdgas, benötigt wird. Damit wird die Rückgewinnung dieser Nährstoffe aus Abwasser zunehmend attraktiver. Allerdings mangelt es bislang an geeigneten und kostengünstigen Verfahren.

Vor diesem Hintergrund entwickelten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart das elektrochemische Verfahren ePhos® zur chemikalienfreien und umweltschonenden Phosphorrückgewinnung aus Abwasser.

Die Elektrolysezelle ePhos® gewinnt Stickstoff und Phosphor rein elektrochemisch. Es müssen keine Chemikalien eingelagert werden. © Fraunhofer IGB

Die Elektrolysezelle ePhos® gewinnt Stickstoff und Phosphor rein elektrochemisch. Es müssen keine Chemikalien eingelagert werden. © Fraunhofer IGB

Erster Lizenznehmer in den USA

Kern der Technologie ist eine Elektrolysezelle, durch die sich Stickstoff und Phosphor mit einer Magnesium-Elektrode als Struvit (Magnesium-Ammonium-Phosphat) oder Kalium-Struvit gewinnen lassen. »Das Struvit kann in der Landwirtschaft direkt als hochwertiger, langsam Nährstoffe freisetzender Dünger eingesetzt werden«, erklärt Projektleiter Dr. Iosif Mariakakis vom Fraunhofer IGB.

Das Besondere an dem Verfahren: Es funktioniert rein elektrochemisch. Es müssen nicht wie bei herkömmlichen Methoden flüssige Chemikalien zugegeben werden. »Davon profitieren auch Kläranlagenbetreiber, da sie keine Chemikalien lagern müssen, und das gesamte Verfahren sehr einfach zu handhaben ist«, unterstreicht Mariakakis.

Über einen Lizenznehmer wird die patentierte Technologie bereits in Nordamerika vermarktet. Kürzlich wurde mit der US-Firma Ovivo, einem Anbieter für Kläranlagensysteme, ein entsprechender Vertrag geschlossen. Diese vermarktet die Technologie nun in den USA, Kanada und Mexiko. Dort sind die Grenzwerte für die Abwasseraufbereitung sehr streng. Der Bedarf nach effizienten Möglichkeiten, Phosphor abzuscheiden ist hoch. Mehr noch: Viele der US-Kläranlagenbetreiber, die das Verfahren einsetzen werden, wollen das Struvit selbst lokal verkaufen – sie sehen darin eine attraktive Einnahmequelle.

Weiterentwicklung ePhos®-Pilotierung mit kubischen Flachreaktoren. © Fraunhofer IGB

Weiterentwicklung ePhos®-Pilotierung mit kubischen Flachreaktoren. © Fraunhofer IGB

Europäischer Markt im Visier

Aber auch in Deutschland und Europa könnte sich ePhos® rasch verbreiten, weil hier ebenfalls Phosphor abgeschieden und rückgewonnen werden muss; sowie der Bedarf an günstigen und verlässlich verfügbaren Düngemitteln in der Landwirtschaft weiter steigen wird. Daher sucht das Fraunhofer IGB nach weiteren Lizenznehmern, um die Technik nun auch auf dem europäischen Markt einzuführen. Derweil wird Ovivo die Anlagen nach Fraunhofer-Vorgaben bereits bauen und verkaufen. »Im nächsten Jahr soll in den USA die erste großtechnische Demo-Anlage starten«, berichtet Mariakakis.

Schon jetzt überzeugen die Ergebnisse von Langzeitversuchen bei der ersten Pilotierung auf einer Kläranlage: Es war möglich, den Phosphor effizient direkt als Struvit-Dünger zurückzugewinnen. Ziel ist es, mehr als 65 Prozent des Phosphors, der einer Kläranlage zufließt, der Landwirtschaft wieder zur Verfügung stellen zu können. »Das Verfahren ist auch für die Lebensmittelindustrie und die Prozesswasseraufbereitung geeignet«, ergänzt Mariakakis. Einzige Bedingung: Die zu reinigenden Wässer müssen reich an Phosphat sein.

Die Forscher entwickeln unterdessen das Reaktorkonzept weiter. »Wir werden ePhos® durch weitere Prozessmodule ergänzen, um künftig in Kläranlagen auch Ammonium vollständig zurückzugewinnen«, sagt Mariakakis.

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