Arbeitspakete

Regionales Klärschlamm- und Aschen-Management zum Phosphorrecycling für einen Ballungsraum

Arbeitspakete

Das Projekt AMPHORE umfasst fünf Arbeitspakete mit insgesamt 20 Unterarbeitspaketen, die nachfolgend beschrieben werden.

Arbeitspaket 1: Koordination/Projektmanagement

Ansprechpartner

Dr. Yvonne Schneider, Ruhrverband, Kronprinzenstraße 37, 45128 Essen, [email protected]

 

Kurzbeschreibung

Das Arbeitspaket 1.1 umfasst die Aufgaben der internen und externen Kommunikation, Koordination und Evaluation aller Abläufe während der gesamten Projektlaufzeit.

Ansprechpartner

Dr. David Montag, Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen University (ISA), Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen, [email protected]

 

Kurzbeschreibung

Die wissenschaftliche Projektkoordination ergänzt die Verbundkoordination hinsichtlich der explizit wissenschaftlichen Aspekte des Projekts AMPHORE. Arbeitsschnittstellen werden definiert, methodische Vorgehensweisen abgestimmt und der wissenschaftliche Austausch aller Beteiligten unterstützt.

Ansprechpartner

Dr. Yvonne Schneider, Ruhrverband, Kronprinzenstraße 37, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

alle AMPHORE-Partner

 

Kurzbeschreibung

Die Ergebnisse werden im Sinne einer zielgruppenspezifischen Wissensvermittlung aufbereitet, dies umfasst u. a. die zentrale Erstellung praktischer Leitfäden, die Einbindung der Ergebnisse in neue technische Regelwerke, wissenschaftliche Fachpublikationen und Tagungsbeiträge sowie eine Projekt-Webseite.

Arbeitspaket 2: Grundlagen und Randbedingungen für ein angepasstes Klärschlammmanagement

Ansprechpartner

Jennifer Hammerich, Ruhrverband, Kronprinzenstraße 37, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Emscher Wassertechnik GmbH, Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen University (ISA)

 

Kurzbeschreibung

Zur Schaffung einer gemeinsamen Grundlage wird für die unterschiedlich anfallenden Daten und Informationen zu den Kläranlagen, deren Klärschlämmen, den Verbrennungsanlagen und deren Aschen eine Datenbank aufgebaut. Aus den Informationen dieses zentral zusammengestellten Datenpools können sich die anderen Arbeitspakete bedienen. Ein zusätzliches Messprogramm der RWTH Aachen ergänzt und verdichtet dabei bedarfsgerecht Ergebnisse der verbändeseitigen Routineuntersuchungen.

Ansprechpartner

Jan-Hendrik Ehm, Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen University (ISA), Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH

 

Kurzbeschreibung

Das Klärschlamm- und Klärschlammaschen-Management hat das Ziel, eine ganzheitliche Strategie zur Umsetzung der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) für den Projektverbund zu erarbeiten. Hierbei wird aus den in Arbeitspaket 2.1 erhobenen und gemessenen Daten ein Stoffstrommodell erstellt. Die Klärschlämme und Klärschlammaschen werden auf ihre Zusammensetzung untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für die Phosphor-Rückgewinnung analysiert. Für diesen Zweck sollen die Ursachen bestimmter Ascheeigenschaften und die Wirkung auf die Rückgewinnungsprozesse betrachtet werden.

Ansprechpartner

Dr. Issa Nafo, Emschergenossenschaft/Lippeverband, Kronprinzenstraße 24, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH

 

Kurzbeschreibung

Es werden Standortoptionen für eine zukünftige Phosphor-Rückgewinnung untersucht. Dabei ist zu klären, wie zentrale oder dezentrale Strukturen räumlich, infrastrukturell, logistisch und finanziell zu bewerten sind. Ergänzend werden die logistischen und organisatorischen Konsequenzen der Standortvarianten bezüglich der Transportarbeit, der Abläufe vor Ort (Anlieferung, Lagerung etc.) sowie möglicher Synergien (z. B. Koppeltransporte) mitbetrachtet.

Ansprechpartner

Bernhard Kames, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Friedrich-Heinrich-Allee 64, 47475 Kamp-Lintfort, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH

 

Kurzbeschreibung

Ziel dieses Arbeitspaketes ist es, die für die Umsetzungsphase des AMPHORE-Vorhabens gewählte Kooperationsstruktur der öffentlich-rechtlichen Partner zu bewerten. Daraus werden Anpassungen und Alternativen für eine langfristige Umsetzung unter Einbeziehung der Betreiber von Klärschlammverbrennungsanlagen sowie der Vermarkter des Phosphor-Rezyklats und der Nebenprodukte entwickelt. Dabei wird auch die Aufweitung des Konsortiums um weitere Betreiber und die Übertragbarkeit auf andere Regionen untersucht. Das Arbeitspaket wird unter Berücksichtigung der Ergebnisse zur Gestaltung eines gemeinsamen Klärschlamm-Aschen-Managements bearbeitet.

Ansprechpartner

Kirsten Allmann, Wupperverband, Untere Lichtenplatzer Straße 100, 42289 Wuppertal, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH

 

Kurzbeschreibung

Mit der Planung, dem Bau und dem Betrieb einer Phosphor-Rückgewinnungsanlage sowie der regionalen Vermarktung des Rezyklats und der Nebenprodukte werden eine Vielzahl von Rechtsgebieten berührt. Hinzuweisen ist insbesondere auf das Planungs- und Genehmigungsrecht, Abfall- und Chemikalienrecht sowie ggf. zu berücksichtigende verbands-, vergabe- und beihilfe- sowie kartellrechtlichen Fragestellungen. Die jeweiligen Rechtsabteilungen der Projektpartner stellen die einzuhaltenden Randbedingungen heraus und binden dazu, sofern nötig, weitere externe Berater zu den jeweiligen Sachgebieten ein. Ziel ist, die Voraussetzungen und die zu beachtenden Aspekte und Modelle für die Übertragbarkeit auf andere Anlagenbetreiber und Fallkonstellationen herauszuarbeiten.

Arbeitspaket 3: Demonstrationsanlage zur Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlammaschen

Ansprechpartner

Dr. Issa Nafo, Emschergenossenschaft/Lippeverband, Kronprinzenstraße 24, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Emscher Wassertechnik GmbH, Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen University (ISA), PhosRec Phosphor-Recycling GmbH

 

Kurzbeschreibung

Zunächst wird der strukturierte Auswahlprozess für eine der zwei im Rahmen der Konzeptphase vorgewählten Technologien fortgesetzt. Hierfür werden Anforderungen an den Prozess und die Produkte sowie die Entscheidungskriterien für die umfassende technische, ökonomische und ökologische Beurteilung konkretisiert. Nach Auswahl der Technologie werden der Planungs- und Genehmigungsprozess zur Realisierung der Demonstrationsanlage eingeleitet und anschließend von der PhosRec Phosphor-Recycling GmbH als Betreibergesellschaft fortgeführt.

Ansprechpartner

PhosRec Phosphor-Recycling GmbH, In der Welheimer Mark 190, 46238 Bottrop

Dr. Dennis Blöhse, Emschergenossenschaft/Lippeverband, Kronprinzenstraße 24, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

Emscher Wassertechnik GmbH, Emschergenossenschaft, Lippeverband

 

Kurzbeschreibung

Als neu gegründete Betreibergesellschaft der beteiligten Wasserverbände übernimmt die PhosRec Phosphor-Recycling GmbH die Bauherrenfunktion und die Vergabe entsprechender Leistungspakete und organisiert alle notwendigen Schritte zur Vorbereitung auf den Demonstrationsbetrieb der Anlage. Dies umfasst sämtliche Schritte von der Vorbereitung des Grundstücks über den Bau einer Halle bis zur Standort-Einbindung der vom Technologiegeber der Phosphor-Rückgewinnung errichteten Anlage.

Ansprechpartner

PhosRec Phosphor-Recycling GmbH, In der Welheimer Mark 190, 46238 Bottrop

Dr. Dennis Blöhse, Emschergenossenschaft/Lippeverband, Kronprinzenstraße 24, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft

 

Kurzbeschreibung

Der Betrieb der Demonstrationsanlage wird durch die PhosRec Phosphor-Recycling GmbH übernommen. Nach Inbetriebnahme erfolgt eine Stabilisierungsphase zur Etablierung des kontinuierlichen Betriebs. Darauf folgt der Kampagnenbetrieb mit verschiedenen Aschequalitäten und der Erzeugung verschiedener Produktqualitäten. Ziel des Kampagnenbetriebs ist die Gegenüberstellung von Aufwand und Nutzen verschiedener Betriebsweisen und die Ermittlung optimaler Betriebszustände, die in einer Dauerbetriebsphase hinsichtlich der Prozessstabilität verifiziert werden.

Ansprechpartner

Dr. David Montag, Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen University (ISA), Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen, [email protected]

 

Projektpartner

Emscher Wassertechnik GmbH, Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), Institut für Energie- und Umweltforschung gGmbH (ifeu)

 

Kurzbeschreibung

Die Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Aschequalitäten und den Prozesskomponenten der großtechnischen Anlage werden untersucht. Dabei werden die Auswirkungen auf den Betriebsmittelbedarf, den Energiebedarf, den Gesamtprozessaufwand und auf die Qualität der Produkte und Reststoffe analysiert und bilanziert. Darüber hinaus werden die zusätzlichen Aufwände für die Phosphor-Rückgewinnung aus höher belasteten Aschen mit denen möglicher Maßnahmen zur Verbesserung der Aschequalität (Arbeitspaket 2.2) verglichen.

Arbeitspaket 4: Regionale Vermarktungs-, Verwertungs- und Entsorgungsstrukturen

Ansprechpartner

Dr. Jutta Niederste-Hollenberg, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), Breslauer Straße 48, 76139 Karlsruhe, [email protected]

 

Projektpartner

Institut für Energie- und Umweltforschung gGmbH (ifeu)

 

Kurzbeschreibung

In Arbeitspaket 4.1 werden in enger Abstimmung mit den Rezyklat-Nutzern die Anforderungen an die Phosphor-Rezyklate für den Demonstrationsbetrieb definiert. Es werden spezifische Konzepte für die Testphase der Phosphor-Rezyklate erarbeitet. Potenzielle Abnehmer sind die Düngemittel- und Metallindustrie sowie ggf. die ökologische Landwirtschaft. Aus dem Demonstrationsbetrieb werden Produkte und Nebenprodukte an die Abnehmer übergeben, um deren Eignung im jeweiligen Einsatzfeld zu eruieren. Iterativ werden die Test-Ergebnisse in Anforderungen an die Rezyklate in den Betrieb übersetzt und Produktsamples in definierten Qualitäten zu Testungszwecken abgefragt.

Ansprechpartner

Dr. Gerd Kolisch, Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, Untere Lichtenplatzer Str. 100, 42289 Wuppertal, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI)

 

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket werden für alle anfallenden Neben- und Restprodukte aus der Phosphor-Rückgewinnung regional gangbare Verwertungswege in Abstimmung mit den entsprechenden Akteuren entwickelt. Die Qualität und somit die Verwendungs- oder Verbringungsmöglichkeiten dieser Produkte sind von vielen Faktoren abhängig. Insbesondere die eingesetzten Technologien als auch die Zusammensetzung der Klärschlammasche hat als Grundstoff einen entscheidenden Einfluss auf Menge und Beschaffenheit der Produkte. In Abhängigkeit von der eingesetzten Technologie werden folgende Stoffströme bewertet: Mineralischer Rohstoff (niedriger pH-Wert, hoher Gipsanteil, Metallrückstände); eisen- und/oder aluminiumhaltige Chloride; gereinigtes Abwasser (erhöhte Temperatur), Metallkonzentrat, Calciumhydroxid/Calciumchlorid.

Ansprechpartner

Dr. Issa Nafo, Emschergenossenschaft/Lippeverband, Kronprinzenstraße 24, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH

 

Kurzbeschreibung

Vor dem Hintergrund der Entsorgungssicherheit werden Lösungen für den Fall des Ausfalls der Phosphor-Rückgewinnungsanlage und für Entsorgungsengpässe der abgereicherten Klärschlammasche entwickelt. Hierfür wird ein entsprechendes Notfall- und Zwischenlagerkonzept mit geeigneten organisatorischen und technischen Maßnahmen erarbeitet.

Arbeitspaket 5: Bewertung und Entscheidungsgrundlagen für mögliche Umsetzungen

Ansprechpartner

Dr. Jutta Niederste-Hollenberg, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), Breslauer Straße 48, 76139 Karlsruhe, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Emscher Wassertechnik GmbH, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH, Institut für Energie- und Umweltforschung gGmbH (ifeu)

 

Kurzbeschreibung

Ziel des Arbeitspaketes 5.1 ist es, die Unsicherheiten, die sich durch die hohe Interdependenz der Teilaufgaben ergeben und daraus resultierende späte Festlegungen, durch die Analyse der Varianten und die Identifikation der wahrscheinlichen Szenarien transparent darzustellen und darauf aufbauend möglichst robuste Lösungen zu entwickeln. Die Grundlagen dazu werden im Wesentlichen in den Arbeitspaketen 2 bis 4 ermittelt. Eine Analyse liefert die Vorzugsszenarien, die in der Umsetzungsphase vertieft untersucht werden sollen. Durch die Kombination von Elementen der Variantenanalyse mit Bausteinen eines Szenarienprozesses werden die möglichen Optionen des AMPHORE-Konzepts unter Berücksichtigung von relevanten Einflussfaktoren und Umfeldänderungen (beispielsweise Preisentwicklungen, strukturelle Veränderungen der Landwirtschaft, gesellschaftliche Veränderungen) untersucht.

Ansprechpartner

Peter Wulf, Dr. Tim Fuhrmann, Emscher Wassertechnik GmbH, Brunnenstr. 37, 45128 Essen, [email protected], [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), Institut für Energie- und Umweltforschung gGmbH (ifeu)

 

Kurzbeschreibung

Eine möglichst hohe Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems ist wesentliche Voraussetzung für die Ausgestaltung des zukünftigen regionalen Phosphor-Recyclingkonzepts. Hierzu sind die für das Scale-up der Anlagentechnik existierenden Lücken bei den Kostendaten belastbar zu schließen. Neben Investitions- und Betriebskosten der Anlagentechnik fließen u. a. auch Kosten für Organisation, Logistik und Reststoffentsorgung ein. Damit können die im Szenarienprozess (Arbeitspaket 5.1) entwickelten Varianten und Szenarien für ein Gesamtkonzept wirtschaftlich bewertet werden.

Ansprechpartner

Joachim Reinhardt, Horst Fehrenbach, Institut für Energie- und Umweltforschung gGmbH (ifeu), Wilckensstraße 3, 69120 Heidelberg, [email protected], [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft, Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH

 

Kurzbeschreibung

Die ökobilanziellen Auswirkungen verschiedener Varianten zur Phosphor-Rückgewinnung aus der Klärschlammasche im Zuge eines Klärschlamm- und Aschemanagements werden im Vergleich zur bisherigen Klärschlammbehandlung bewertet. Der Systemrahmen umfasst dabei sowohl die zusätzlichen Lasten als auch den Nutzen, der damit verbunden ist. Die Bewertung soll jeweils differenziert nach Einzelprozessen und verschiedenen Betriebsmitteln erfolgen, um die wesentlichen Stellschrauben zu identifizieren und Rückmeldung an die Projektpartner zur ökologischen Optimierung der gesamten Kläraschlammverwertungskette geben zu können.

Ansprechpartner

Peter Wulf, Emscher Wassertechnik GmbH, Brunnenstr. 37, 45128 Essen, [email protected]

 

Projektpartner

Ruhrverband, Emschergenossenschaft|Lippeverband, Wupperverband, Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft, Wupperverbandsgesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH, PhosRec Phosphor-Recycling GmbH, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI)

 

Kurzbeschreibung

Für die Vorzugsvarianten zum langfristigen Scale-up bzw. Roll-out des regionalen Phosphor-Recyclingkonzepts werden die verfahrenstechnischen Anlagenbestandteile vordimensioniert. Mögliche Anlagenstandorte werden dargestellt, einschließlich resultierender Schnittstellen und logistischer Aspekte. Die für die Hochskalierung erforderlichen Investitionen und Betriebskosten werden abgeschätzt (ergänzend zu Arbeitspaket 5.2). Abschließend wird ein Umsetzungsfahrplan für die Errichtung der Anlagen im Hinblick auf die zukünftigen Anforderungen durch die Klärschlammverordnung (AbfKlärV) skizziert.

Ansprechpartner

Dr. Jutta Niederste-Hollenberg, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), Breslauer Straße 48, 76139 Karlsruhe, [email protected]

 

Projektpartner

alle AMPHORE-Partner

 

Kurzbeschreibung

In Arbeitspaket 5.5 werden die Ergebnisse der Arbeitspakete 2, 3, 4 und 5 mit Blick auf ihre Allgemeingültigkeit und Anwendbarkeit in anderen Regionen sowie zur Nutzbarmachung z. B. in Regelwerken oder als Leitfäden überprüft. Im Zuge des angestrebten intensiven Ergebnistransfers innerhalb der „Regionales Phosphor-Recycling (RePhoR)“-Fördermaßnahme bietet sich auch eine übergreifende Publikation aller RePhoR-Verbünde an. Für die notwendige Generalisierung der Ergebnisse werden neben der verfahrenstechnischen Lösung insbesondere übergeordnete Komplexe weiter ausgearbeitet.