Dünger aus Klärschlamm enthält wertvolle Nährstoffe wie Phosphor oder Stickstoff. Nachteil ist, dass eventuell für die Umwelt und die Gesundheit schädliche Substanzen und Krankheitserreger in den Boden gelangen. Daher ist es in der Schweiz seit 2006 verboten unbehandelten Klärschlamm in der Landwirtschaft zu verwenden. Um Schadstoffe zu eliminieren, kann der Schlamm verbrannt und die dabei entstehende phosphorreiche Asche zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden. Die Schwermetalle sind jedoch weiterhin vorhanden und können sich im Boden anreichern. Dies kann die Bodengesundheit gefährden, den Ertrag verringern und den Anteil von Schwermetallen in den Pflanzen erhöhen.

Weniger Phosphat-Reserven

Trotz dieser Nachteile ist Klärschlamm weiterhin attraktiv, da die Rohphosphat-Reserven weltweit abnehmen. Gleichzeitig steigen die Phosphatmengen in Abfällen und Abwässern. Daher arbeiten Wissenschaftler weltweit an Verfahren, um Phosphor zurückzugewinnen und für die Landwirtschaft nutzbar zu machen. Der Kanton Zürich will bis 2015 ein Phosphor-Recyclingverfahren einführen. Gemeinsam mit der Gruppe für Pflanzenernährung der ETH Zürich werden zurzeit mehrere mögliche Verfahren untersucht. In der Schweiz müssen diese nachhaltig und wirtschaftlich sein.

Im KTI-Projekts «Phoskraft» untersuchte die Gruppe für Pflanzenernährung die Auswirkungen der Phosphordüngung, die Risiken der Schwermetallbelastung sowie die Wirtschaftlichkeit von Düngemitteln aus Klärschlammasche. «Phosphor ist für Menschen, Tiere und Pflanzen ein lebensnotwendiger Nährstoff, der in der Natur nur begrenzt zur Verfügung steht. Daher müssen wir seine Rückgewinnung verbessern», sagt Simone Nanzer, die hierrüber forscht.

Ein österreichisches Unternehmen entwickelte einen thermochemischen Prozess, mit dem der Klärschlamm verbrannt werden kann. Mit diesem Verfahren werden Schwermetalle aus der Klärschlammasche entfernt. Noch ist unklar, wie der so gewonnene Phosphor von Pflanzen aufgenommen wird und welche Umweltrisiken der Dünger möglicherweise birgt. Die Gruppe für Pflanzenernährung der ETH evaluiert die patentierte Methode. «Mit diesem Verfahren verringert sich der Schwermetallanteil im Boden drastisch im Vergleich zu reinem Klärschlamm oder unbehandelter Klärschlammasche. Das erzeugte Produkt enthält Phosphor, der weitgehend pflanzenverfügbar ist. Es lässt sich möglicherweise zu einem marktfähigen Phosphatdünger verarbeiten», betont Nanzer.

Weitere Entwicklung

Laut Simone Nanzer ist das Verfahren allerdings noch optimierbar. Zwar liesse sich der thermochemisch aufbereitete Reststoff nachhaltig und wirtschaftlich herstellen und zu einem wertvollen Dünger verarbeiten, doch nur saure bis neutrale Böden können davon profitieren. «In alkalischen Böden wird Phosphor nicht ausreichend von den Pflanzen aufgenommen», erklärt Simone Nanzer. «Daher muss der Aufbereitungsprozess in weiteren Forschungs- und Testreihen modifiziert und optimiert werden.»

Die thermochemische Aufbereitung gehört heute zu den modernsten Reinigungsverfahren. Die Gruppe für Pflanzenernährung der ETH forscht auch an weiteren wirtschaftlichen Verfahren.

Hans-Vontobel-Preis 2014

Simone Nanzer erhielt für ihre Doktorarbeit «Evaluation of a Phosphate Fertilizer from Sewage Sludge Ashes: A Journey from the Molecule to the Field» den Hans-Vontobel-Preis 2014. Die von Professoren des Instituts für Agrarwissenschaft (IAS) vorgeschlagene Arbeit wurde für ihren ergebnisorientierten Ansatz ausgezeichnet. Mit dem Preis zeichnet die Bank Vontobel jährlich die ideenreichste Master-, Doktorats- oder Postdoktoratsarbeit aus dem Institut für Agrarwissenschaften der ETH Zürich aus.