Biopolymerproduktion aus Abwasserströmen für eine kreislauforientierte Siedlungswasserwirtschaft
In Laborversuchen wurden Primärschlamm, Braunwasser, Schwarzwasser, Brauerei- und Molkereiabwasser anaerob versäuert, um damit kurzkettige organische Säuren zu gewinnen, die als Substrat zur Biopolymerproduktion genutzt werden können. Ausgehend von den Versäuerungsergebnissen der jeweiligen Abwasserströme wurden Potenzialabschätzungen zur Biopolymerproduktionskapazität für Deutschland durchgeführt.
Ist eine kreislauforientiere Siedlungswasserwirtschaft umsetzbar? Was können wir aus anderen Bereichen wie der Abfallwirtschaft lernen? Wenn in der Abfallwirtschaft keine Vermeidung oder Wiederverwendung von Abfällen möglich ist, priorisiert die Abfallhierarchie aus dem Kreislaufwirtschaftsgesetz eine stoffliche Verwertung vor der energetischen Verwertung oder gar der Beseitigung [1]. Aus der Abfallwirtschaft sind viele positive und bereits seit Jahren etablierte Beispiele zum stofflichen Recycling bekannt. 2017 lagen die Recyclingquoten von Glas bei 100 %, von Papier bei 99 % und bei nicht gefährlichen Bau-und Abbruchabfällen bei 89 %, um nur wenige Beispiele zu nennen [2]. Zumindest bei kommunalen Abwässern sind eine Vermeidung und direkte Wiederverwendung nicht, beziehungsweise nur eingeschränkt möglich, allerdings stehen hier vielfältige Möglichkeiten zur stofflichen Verwertung offen. Im Fokus künftiger Entwicklungen sind hierbei vor allem Wasser, Phosphor, Stickstoff, Kalium und organischer Kohlenstoff zu nennen [3]. Abwasserbehandlungsanlagen haben zwar als zentrale Aufgabe die Reinigung von Abwässern und damit den Schutz von Gewässern, dennoch sollte angesichts steigender Bevölkerungszahlen und der Verknappung von Ressourcen die Entwicklung kreislauforientierter Verfahren nicht vernachlässigt werden. Die Siedlungswasserwirtschaft hat hierbei Nachholbedarf. Mit der Novellierung der Klärschlammverordnung von 2017 gibt es zwar Bemühungen, die stoffliche Rückgewinnung von Phosphor voranzutreiben [4], allerdings gilt es auch, die weiteren Rohstoffe zu beachten.
Nach Wasser bietet der organische Kohlenstoff das zweithöchste massenbezogene Ressourcenpotential in kommunalem Abwasser und sollte daher stärker in den Fokus künftiger Betrachtungen rücken. In der konventionellen kommunalen Abwasserbehandlung mit getrennter aerober und anaerober Stabilisierung werden etwa 37 % des im Abwasser enthaltenen Kohlenstoffs (auf CSB-Basis) unter hohen Energieaufwand aerob zu Kohlendioxid und Wasser umgewandelt und damit beseitigt, weitere 6 % verbleiben im Ablauf [5]. Bei der anaeroben Behandlung werden etwa 30 % des CSBs zu Biogas umgewandelt und im Anschluss einer nach der Abfallhierarchie „minderwertigen" energetischen Verwertung zugeführt. Im Faulschlamm bleiben noch ca. 27 % des Kohlenstoffs übrig [5]. Diese 27 % machten 2016 bezogen auf kommunale Kläranlagen in Deutschland 1,77 Mio. Mg Trockenmasse aus [6]. Davon wurden 2016 rund 65 % thermisch entsorgt und damit wieder einer nach der Abfallhierarchie „minderwertigen" energetischen Verwertung zugeführt. 35 % des Schlamms wurden beispielsweise in der Landwirtschaft oder zu landschaftsbaulichen Maßnahmen stofflich verwertet [6]. Durch die vielfach enthaltenen Schadstoffe im Klärschlamm ist eine direkte stoffliche Nutzung des Klärschlamms auf landwirtschaftlichen Flächen problematisch [7]. Daher ist die bisherige stoffliche Verwertung durch die Novellierung der Klärschlammverordnung von 2017 ab 2032 für Kläranlagen mit einer Ausbaugröße von über 50.000 Einwohnerwerten nicht mehr möglich. Bei kleineren Anlagen wird der Anteil der stofflichen Verwertung aufgrund der Einschränkungen der bodenbezogenen Grenzwerte und der Düngemittelverordnung ebenfalls weiter abnehmen.
Insgesamt lässt sich damit erkennen, dass der organische Kohlenstoff im Rahmen der kommunalen Abwasser- und Schlammbehandlung nur sehr eingeschränkt im Sinne einer kreislauforientieren Siedlungswasserwirtschaft behandelt wird. In Anbetracht des großen Ressourcenpotenzials in kommunalen aber vor allem auch in industriellen Abwässern, sollte dem organischen Kohlenstoff mehr Beachtung geschenkt werden.
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| Quelle: | Wasser und Abfall 06 (Juni 2020) | |
| Seiten: | 0 | |
| Preis inkl. MwSt.: | € 10,90 | |
| Autor: | Thomas Uhrig  Julia Zimmer Florian Rankenhohn Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz | |
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