Landwirtschaft


Recycling-Phosphordünger aus Klärschlamm - Potenziale für den Ökolandbau

Portrait Kurt Möller, Klick führt zu Großansicht im neuen Fenster
Dr. Kurt Möller ist Privatdozent am Fachgebiet Düngung und Bodenstoffhaushalt der Universität Hohenheim und Koordinator des Projekts IMPROVE-P, Foto: Kurt Möller

Der Phosphorgehalt von Acker- und Grünlandböden nimmt ab und dem Ökolandbau stehen derzeit nur wenige geeignete Mittel zur Verfügung, um dem entgegenzuwirken. Für eine langfristige Sicherstellung der Phosphorversorgung müssen daher jetzt dringend Alternativen gefunden werden. Eine vielversprechende Möglichkeit stellt das Recycling von Phosphor aus Klärschlamm dar. Oekolandbau.de hat dazu mit Dr. Kurt Möller, Privatdozent an der Universität Hohenheim und Koordinator des EU-Projekts IMPROVE-P, gesprochen.

oekolandbau.de: Warum ist das Phosphorrecycling vor allem für den Ökolandbau so wichtig?

Möller: Die Phosphorgehalte ökologisch bewirtschafteter Böden nehmen sukkzessive ab. Aktuelle Studien zeigen, dass bundesweit 40 Prozent aller Acker- und 50 Prozent aller Grünlandflächen einen unmittelbaren Phosphordüngebedarf aufweisen, das heißt diese Flächen befinden sich in den Gehaltsklassen A oder B. Vor allem vieharme und viehlose Betriebe weisen stark negative Phosphorbilanzen auf. Ausgleichen können diese Betriebe den Phosphormangel derzeit nur durch die Düngung mit Rohphosphaten oder zertifizierten Siedlungskomposten. Die Wirksamkeit von Rohphosphaten ist jedoch stark begrenzt und beschränkt sich auf Böden mit pH-Werten unter 6.

Zudem ist die Nutzung von Rohphosphaten unter ökologischen Aspekten bedenklich: Die Rohphosphatvorräte sind endlich. Die noch vorhandenen Vorräte sind immer schwerer zu erschließen und erfordern einen sehr hohen Energieeinsatz für Abbau und Transport. Das eigentliche Problem stellt aber vor allem die abnehmende Qualität der gewonnenen Rohphosphate dar: Diese weisen immer höhere Gehalt an Cadmium, Uran und anderen unerwünschten Elementen auf. Das heißt, die derzeitige Düngepraxis ist weder nachhaltig noch wird sie dem Kreislaufgedanken, der im Ökolandbau ja eine zentrale Rolle spielt, gerecht. Daher ist es insbesondere in der ökologischen Landwirtschaft wichtig, die Kreisläufe zu schließen: Ein Großteil pflanzlicher Produkte gelangt direkt oder nach der Veredelung als Lebensmittel zum Verbraucher. Vom Menschen unverwertete Nährstoffe werden aber nicht mehr auf die Flächen zurückgeführt. Hier bietet das Phosphorrecycling aus Sekundärrohstoffen vielversprechende Möglichkeit.

Verschiedene Recycling-Phosphordünger, Klick führt zu Großansicht im neuen Fenster
Recycling-Phosphordünger aus verschiedenenen Verfahren der Klärschlammverwertung, Foto: Iris Wollmann.

oekolandbau.de: Welche Quellen für das Phosphorrecycling gibt es und welche Rolle spielt dabei Klärschlamm?

Möller: Knapp 50 Prozent der potenziellen Phosphorrecyclingquellen liegen in der Nutzung von Klärschlamm. Phosphor in nennenswertem Umfang kann weiterhin zu etwa 25 Prozent aus Fleisch- und Knochenmehlen und zu etwa 15 Prozent aus Biogutkompost gewonnen werden. Mengenmäßig kommt dem Klärschlamm daher als Phosphorquelle eine besondere Rolle zu.

oekolandbau.de: Welche Verfahren des Phosphorrecyclings aus Klärschlamm gibt es und wie sind diese zu bewerten?

Möller: Es gibt heute zahlreiche Verfahren, um „sauberes“ Phosphat aus Klärschlamm zu recyclen. Diese lassen sich grundsätzlich nach drei Verfahrensrichtungen einteilen: Die direkte Verwertung von Klärschlamm (nach Hygienisierung und Stabilisierung), die Verwendung von Fällungs- oder Kristallisationsprodukten und die Verwendung von Aschen aus der Verbrennung. Ökologisch wie ökonomisch haben alle diese Verfahren ihre Vor- und Nachteile.


Verwertungsverfahren von Klärschlamm

Direkte Verwertung

  • Vorteile: Ist mit dem geringsten Betriebsmitteleinsatz und den geringsten Klimagasemissionen verbunden. Der direkte Einsatz ermöglicht auch eine Einbringung von organischer Masse (Humus) und anderen Nährstoffen wie Stickstoff, Kalium und Schwefel.
  • Nachteile: Schadstoffrisiko (vor allem Arzneimittel und organische Schadstoffe), derzeit Rückgang des Einsatzes in der Landwirtschaft, trotz deutlich zurückgegangener Gehalte toxischer Elemente (Schwermetalle).

Fällungs- und Kristallisationsverfahren

Beruhen auf Änderung des pH-Wertes mithilfe von CO2, Säuren, Laugen oder Salzen. Die Aufbereitung erfolgt direkt in der Flüssigphase in den Klärwerken.

  • Vorteile: Die Produkte haben einen hohen Phosphorgehalt, eine geringe Wasserlöslichkeit und zum Teil hohe Pflanzenverfügbarkeit. Die Schadstoffgehalte sind sehr gering.
  • Nachteile: Einsatz von Chemie (Säuren und Laugen); geringe Rückgewinnungsrate (10 bis ca. 50 Prozent), da nur das gelöste und lösliche Phosphor herausgetrennt wird. Verfahren sind relativ teuer.

Beispiele: Struvit (Magnesium-Ammonium-Phosphat), Calcium-Phosphate, Düngemittel auf dieser Basis sind bereits auf dem Markt.

Aschen aus der Verbrennung

Aus getrockneten Klärschlämmen können durch Verbrennung Aschen hergestellt werden. Durch weitergehende Behandlung können anschließend die Schwermetallgehalte stark gesenkt werden. Die Verbrennung führt die Phosphorverbindungen in kaum pflanzenverfügbare Formen über, ähnlich denen von Rohphosphaten. Bei bestimmten Verfahren wird die Produktion von Phosphordüngemitteln mit ähnlichen Eigenschaften wie Thomas- bzw. Rhenaniaphosphat angestrebt.

  • Vorteile: Höhere Phosphorrückgewinnungsrate (90 Prozent) gegenüber Fällungs- und Kristallisationsverfahren, da auch organische und nicht gelöste/lösliche Phosphorverbindungen erfasst werden. Zudem werden alle organischen Verbindungen einschließlich organischer Schadstoffe und Arzneimittel zerstört.
  • Nachteile: Nach der Verbrennung stehen weder Stickstoff noch Schwefel als Nährstoffe zur Verfügung, da nahezu sämtliche Stickstoff- und Schwefelverbindungen entweichen. Zudem wird die organische Masse zerstört. Düngewirkung (wie bei Rohphosphaten) ist nur gegeben bei Boden-pH von unter 6.

Mais mit Phosphormangelsymptomen, Klick führt zu Großansicht im neuen Fenster
Phosphormangel im Mais, erkennbar an den verfärbten Blatträndern und dem gestauchten Wachstum, Foto: Iris Wollmann.

oekolandbau.de: Der Einsatz von Klärschlamm sowie Klärschlamm-Recyclingprodukten ist im Ökolandbau derzeit nicht zugelassen. Welche Entwicklungen sind hier zukünftig zu erwarten?

Möller: Was die Zulassung von Recycling-Phosphordünger im Ökolandbau angeht, sind wir einen großen Schritt vorangekommen. Im Februar 2016 hat eine Expertengruppe, bestehend aus verschiedenen europäischen Akteuren des Ökolandbaus (EGTOP - Expert Group for Technical Advice on Organic Production), ein Papier (Link siehe unten) an die Europäische Kommission geschickt, in dem sie die Empfehlung gibt, die Recycling-Phosphordünger Struvit und Klärschlammasche in den Anhang I (Positivliste Düngemittel, Bodenverbesserer und Nährstoffe) der EU-Rechtsvorschriften für den ökologischen Landbau aufzunehmen. Bevor es zu einer Änderung der EU-Ökoverordung kommt, müssen diese Recycling-Phosphordünger allerdings erst noch in die EU-Düngemittelrichtlinie aufgenommen werden.

oekolandbau.de: Ist Ökolandwirtinnen und -landwirten der Phosphormangel bewusst? Wie ist die Akzeptanz von Phosphorrecycling aus Klärschlamm?

Möller: Die Wahrnehmung unter den Landwirtinnen und Landwirten ist sehr unterschiedlich. Nicht alle erkennen den Phosphormangel auf ihren Flächen. Phosphormangel ist – anders als Stickstoffmangel – nur schwer zu erkennen, denn er geht zunächst mit recht unspezifischen Symptomen einher. Dem Thema Phosphorrecycling steht die Ökolandbaupraxis grundsätzlich offen gegenüber, wie eine Studie von der Uni München und Bioland zeigte. Für die meisten der in der Studie Befragten Bioland-Landwirtinnen und -landwirte ist dabei die Schadstofffreiheit und Wirksamkeit der Recyclingdünger sehr wichtig. Aber auch der Energieaufwand und die Transparenz der Produktionsprozesse spielen für sie eine wichtige Rolle. Es gibt aber große Unterschiede in der Wahrnehmung zwischen verschiedenen europäischen Ländern: Briten zum Beispiel stehen der direkten Verwendung von Klärschlämmen im Ökolandbau viel offener gegenüber als Deutsche, Österreicher oder Schweizer.

oekolandbau.de: Wie ist die Meinung der ökologischen Anbauverbände zu der Thematik?

Möller: Den ökologischen Anbauverbänden ist die Problematik schon seit einigen Jahren klar. Man sieht den dringenden Bedarf, die Nährstoffkreisläufe zu schließen. Derzeit laufen in den Verbänden jedoch noch intern Diskussionen, wie mit dem Thema Klärschlammrecycling umzugehen ist.

IMPROVE-P (Improved Phosphorus Resource efficiency in Organic Agriculture Via recycling and Enhanced Biological mobilization) ist ein internationales Projekt mit dem Ziel, Phosphorkreisläufe im ökologischen Landbau durch die Gewinnung von Recyclingdüngern zu schließen.

Mehr Infos finden Sie auf der Projekt-Homepage.


Untersuchung ausgewählter Phosphorrückgewinnungsverfahren – Wo liegt das Potenzial für den ökologischen Landbau?

Bachelorarbeit von Carlotta Hoffmann, Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften, Universität Kassel
Carlotta Hoffmann hat in ihrer Bachelor-Arbeit fünf verschiedenen Methoden untersucht, wie aus Klärschlamm, Klärschlammasche oder Schlammwasser Phosphor zurückgewonnen werden kann. Die Bachelorarbeit wurde mit dem "Forschungspreis Bio-Lebensmittelwirtschaft" ausgezeichnet.

Hier finden Sie die Bachelorarbeit als PDF-Datei.

Letzte Aktualisierung: 26.04.2016