Gülle und Gärreste werden häufig als Wirtschaftsdünger in der Landwirtschaft eingesetzt. Sie liefern sowohl organisches Material für den Boden als auch Stickstoff, der ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen ist. Oft stimmt jedoch die gesetzlich vorgeschriebene, saisonale Ausbringung der Gülle nicht mit dem Zeitpunkt des tatsächlichen Stickstoffbedarfs der Pflanzen überein. Dies führt zu einem unerwünschten Verlust des Stickstoffs für die Pflanzen durch Emissionen ins Grundwasser (Nitrat) oder in die Atmosphäre (Ammoniak und/oder Lachgas). Besonders in Regionen mit einem hohen Gülleaufkommen und einer hohen Ausbringungsrate der Gülle kann es zu starken Umweltbelastungen kommen. Um die Zufuhr des organischen Materials für den Boden von der Stickstoffzufuhr aus der Gülle für die Pflanzen zu entkoppeln, wurde in dem EU geförderten Projekt Circular Agronomics (www.circularagronomics.eu) eine Pilotanlage entwickelt und konstruiert. Die Pilotanlage soll eine „stickstoffabgereicherte Gülle“ produzieren, die als Bodenverbesserer eingesetzt werden kann. Cirular Agronomics zielt darauf ab, zwischen 80 % und 90 % des Stickstoffs, der ursprünglich als Ammonium vorlag, aus der Gülle bzw. dem Gärrest zurückzugewinnen. In einem anschließenden Gaswäscher reagiert das Ammoniakgas mit Schwefelsäure zu einer Ammoniumsulfatlösung, welche ein typischer mineralischer Stickstoffdünger ist. Dieser kann dann ausgebracht werden, wenn die Pflanze den Stickstoff benötigt und umsetzen kann. Um den Prozess der Vakuumentgasung besser zu verstehen und die optimalen Prozessbedingungen zu untersuchen, wurden im Vorfeld Laborexperimente durchgeführt. In den Versuchen wurden der pH-Wert, die Druckbedingungen und die Prozesstemperatur variiert. Die Experimente zeigten, dass bei einem pH-Wert von 9.0, einer Temperatur von 60 °C und einem absoluten Druck von 190 mbar bis zu 88 % des Ammoniums aus dem Gärrest in Form von Ammoniak abgereichert wurden. Eine CO2-Strippung vor Anhebung des pH-Wertes auf pH 9.0, verringerte zudem die notwendige Natronlaugenzufuhr zur pH-Wert-Anhebung um 30 %. Basierend auf den Ergebnissen der Experimente wurden Schlussfolgerungen für ein optimales Design der Pilotanlage abgeleitet. Derzeit wird die Pilotanlage in Betrieb genommen und erste Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse ebenfalls im Vortrag präsentiert werden.

General methodology of Life Cycle Assessment that will be used to assess the environmental evaluation of each case study. This includes the description of the used methods and tools, as well as information that applies for all studied systems. The document also comprises the methodological approach, the interpretation concept and specific assumptions for the innovative production strategies assessed within the CS of Circular Agronomics. All studied systems are described in detail and a brief overview over the further steps of the environmental assessment, including data collection and calculations is given.

Durch die Klärschlammverordnung (AbfKlärV) wird die Phosphor(P)-Rückgewinnung aus Klärschlämmen bzw. Klärschlammaschen für Klärwerke mit einer genehmigten Ausbaugröße ab 100.000 Einwohnerwerten (EW) ab dem Kalenderjahr 2029 gesetzlich vorgeschrieben. Dies betrifft alle sechs Klärwerke, welche von den Berliner Wasserbetrieben (BWB) betrieben werden. Die vorliegende Studie diskutiert verschiedene Möglichkeiten der Phosphorrückgewinnung mit Blick auf die Vorgaben der AbfKlärV, die Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Ansätze und dient den BWB als Konzeptpapier für eine weitergehende Planung Ihrer Strategie zur P-Rückgewinnung.

Circular Agronomics, aims to foster the transition from a linear economy to a circular economy. Therefore, this deliverable focuses on circular solutions for waste and wastewaters originating from the food industry. In 2019, the “Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Food, Drink and Milk Industries” (BREF-document) was published by the European Commission. Based on that, the deliverable summarizes the state of the art of the technologies already in use and concludes their suitability for circular economy solutions. In Circular Agronomics, new technologies for the recovery of carbon, nitrogen, phosphorus and potassium are developed and investigated. So far, those technologies are not included in the BREF-document yet. Therefore, the concepts of the technologies are introduced in the deliverable. For a potential integration of those technologies in the BREF-document, the technologies are described in detail in the annex according to the required structure in the BREF-document. However, since the technologies are still under development, those descriptions are considered as a first draft. The authors suggest to update those descriptions at a later stage of the project prior to their potential integration in the BREF-document. Referring to the goal to recover carbon and nutrients, the deliverable presents a detailed characterization of the waste and wastewaters originating from the food industries. Based on that, the five most promising waste and wastewater streams regarding carbon recovery, nitrogen recovery, phosphorus recovery and potassium recovery were selected. For those streams and the corresponding recovery technologies four new concepts are suggested in the deliverable. In order to show the technology providers an overview of potential clients for their technologies and for those concepts, for each selected industry, the European country with the highest production rate was chosen. For this country, the regional distribution of the certain industry was determined.

Objectives: (i) To ensure that knowledge developed during the project is properly captured and dissemination is effectively targeted and carried out systematically (ii) To promote a continuous knowledge exchange and transfer for project outcomes with interested stakeholders beyond the consortium (iii) To formulate fact based policy recommendations that stimulate the transition towards a circular economy (iv) To create public awareness concerning the need for a circular economy and the actions required to move towards its realisation

The sewage sludge ordinance forces wastewater treatment plants to ensure the recovery of phosphate from the produced sewage sludge. In most cases, this obligation is transferred to the company in charge of the sludge disposal. For the recovery process, technology-specific but not product-specific specifications are made. The present article gives an overview of the products of different processes and their possible marketing in two routes: direct marketing and integration into the fertilizer industry. Possibilities, limits, requirements and potential product revenues for selected products are discussed against the background of current world market prices. Finally, the chemical expenditure of certain processes and logistical considerations are addressed. The considerations suggest that wet chemical ash processes should best be integrated in chemical parks.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Phorwärts“ wurde auf Basis aktuell erhobener Daten die konventionelle Phosphatdüngemittelherstellung (vom Abbau des Phosphaterzes in der Mine bis zur Anwendung auf dem Feld) mit ausgewählten Verfahren der P-Rückgewinnung aus dem Abwasserpfad ökobilanziell verglichen. Die verschiedenen Düngemittel wurden hinsichtlich ihrer Kontaminationen wie den Schwermetallen, den organischen Schadstoffen und den Pharmaka-Rückständen zusätzlich in einer vergleichenden Risikobewertung der Düngemittelanwendung für die Wirkungspfade Bodenorganismen, Grundwasser und im Hinblick auf die menschliche Gesundheit untersucht. Eine Kostenschätzung der verschiedenen Produktionswege komplettiert den Vergleich der konventionellen Phosphatdüngemittelproduktion mit der Produktion von Recyclingdüngern aus der Kläranlage. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass eine technische Phosphatrückgewinnung aus dem Abwasserpfad unter bestimmten Bedingungen ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Neben dem eigentlichen Phosphatrückgewinnungsverfahren sind in hohem Maße die lokalen Randbedingungen bezüglich der Ergebnisse der vergleichenden Bewertung entscheidend. Unter Berücksichtigung der kommenden gesetzlichen Randbedingungen der Dünge- und der Klärschlammverordnung wird in Zukunft voraussichtlich die Monoverbrennung als primäre Option für die Klärschlammentsorgung dienen und die Phosphatrückgewinnung vorwiegend aus der Klärschlammasche erfolgen. Da bei der Rückgewinnung aus der Klärschlammasche hohe Rückgewinnungsraten, die den Vorgaben der Klärschlammverordnung genügen, erzielt werden können, ist ab dem Kalenderjahr 2029 mit etwa 30.000 bis 40.000 Tonnen Phosphor pro Jahr in Form von Phosphatrezyklaten zu rechnen. Inwieweit und zu welchen Preisen diese Rezyklate durch den Markt angenommen werden, kann aus heutiger Sicht noch nicht abgeschätzt werden.