Klärschlamm – vom Abfall zum Sekundärbrennstoff

Die Ausgangslage

Die Entsorgungssituation für kommunale Klärschlämme hat sich in letzter Zeit deutlich verändert.

Die Deponierung von unbehandelten Klärschlämmen steht mit Ablauf der Übergangsfristen seit dem 01.06.2005 gemäß Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV) nicht mehr als Entsorgungsoption zur Verfügung.

Auch die landwirtschaftliche Verwertung ist langfristig nicht gesichert: Klärschlämme können neben Schwermetallen organische Schadstoffe (Rückstände von Medikamenten, Duftstoffen, Weichmachern etc.) sowie Krankheitserreger enthalten, deren Auswirkungen durch Bioakkumulation und Kombinationseffekte z.T. kaum abschätzbar sind.

Durch evtl. Verschärfungen der Schadstoff-Grenzwerte (Novellierung der EU-Richtlinie) und die abnehmende Akzeptanz durch den Verbraucher muss weiter mit einem deutlichen Rückgang der Verwendung von Klärschlämmen in der Landwirtschaft gerechnet werden. Bei der Entsorgung im Landschaftsbau (Rekultivierung, Lärmschutzwallbau etc.) ist die Situation ähnlich.

Eine thermische Beseitigung des Schlammes in konventioneller Verfahrensweise ist häufig mit hohen Kosten und Umweltbelastungen verbunden, die sich u.a. durch den Transport von stark wasserbeladenen Klärschlämmen (Filterkuchen hat einen Wassergehalt von ca. 70-80 %) und die Nutzung fossiler Energien bei der Trocknung ergeben.

Hingegen gewinnen Klärschlammtrocknungskonzepte, basierend auf der Nutzung von Niedertemperaturwärme und Sonnenenergie zunehmend an Bedeutung.

Hybride Klärschlammtrocknung – Das Verfahren

Für ein nachhaltiges Klärschlammentsorgungskonzept kann die Hybride Klärschlammtrocknung – eine Weiterentwicklung der rein solaren Trocknung einen positiven ökonomischen und ökologischen Beitrag leisten.

Bei der Hybriden Klärschlammtrocknung werden Abwärme und solare Energie genutzt, um vorentwässerte Klärschlämme (ab 18 % TS) kontinuierlich im Jahresverlauf auf über 90 % TS zu trocknen.

Das langsam laufende, wartungsarme Wende- und Austragssystem mit hallenbreiten Striegelrechen gewährt einen schonenden Schlammtransport durch die Trocknungshalle/ Sonnenhaus.

Dies ermöglicht ein problemloses Durchfahren der Leimphase (bei TS-Gehalten von 50-55 %) und trotz Trocknung auf >90 % TS kommt es zu keiner Staubemission.

Die Bildung anaerober Zonen und dadurch entstehender Geruchsemissionen werden vermieden. Zusätzliche Investitionen für Radlader o.ä. zwecks Beschickung und Räumung der Trocknungshalle entfallen.

Die Niedertemperaturwärme (55-95 °C) wird über eine Fußbodenheizung in den Trocknungsprozess eingebracht. Als Wärmequellen bieten sich Biomasseanlagen, Wärmepumpen, Abwärme aus Industriebetrieben etc. an.

Der Austrag der mit Wasserdampf gesättigten Luft aus dem Sonnenhaus erfolgt computergestützt über Dach- und Abluftkamine sowie Ventilatoren.

Als Endprodukt entsteht ein biologisch stabiles, lagerfähiges und geruchsneutrales Trockengranulat.

Getrocknete Klärschlämme mit einem Trockensubstanzgehalt >90 % TS können als Sekundärbrennstoffe fossile Energieträger substituieren; z.B. lassen sich mit einer Tonne getrocknetem Klärschlamm (>10 MJ/kg) ca. 370 kg Steinkohle ersetzen.

Klärschlämme gelten als biogene Reststoffe und können CO₂-neutral verbrannt werden. Dies kann zu Vorteilen im Handel mit CO₂-Emissionsrechten führen; z.B. lag der Handelspreis im Herbst 2005 bei ca. 20,00 – 25,00 €/t CO₂.

Im Falle der Verbrennung des Trockenschlammes in den Klinkeröfen von Zementwerken kommt es zu einer rückstandsfreien stofflichen und energetischen Verwertung: der mineralische Anteil des Schlammes wird vollständig in Zementklinker umgewandelt, der organische Anteil dient der Feuerung.

Schwermetalle werden vollständig und dauerhaft im Beton festgelegt. Die Verwendung obliegt aufgrund der verfahrenstechnischen Anforderungen in Zementwerken quantitativen und qualitativen Auflagen (kleine Korngröße, TS-Gehalt von >90% etc.), die durch das Verfahren der Hybriden Klärschlammtrocknung erreicht werden.

Fazit und Ausblick

Mit der Hybriden Klärschlammtrocknung ist es möglich, mit sehr geringem Einsatz elektrischer Energie (der Stromverbrauch beträgt nur ca. 20-25 kWh / t Filterkuchen) durch die Nutzung von Sonnenenergie und Abwärme von Biomasseanlagen mittels Fußbodenheizung und einem effektiven Wende- und Austragssystem Sekundärbrennstoffe aus Klärschlämmen zu produzieren.

Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:

Planungssicherheit durch langfristig stabile Trocknungskosten, gefördert nach dem EEG mit 20 jähriger Bonusvergütung.

Erhöhung der Entsorgungssicherheit durch ein lagerstabiles und transportwürdiges Trockengranulat mit >90 % TS (Klärschlämme mit einem Feststoffgehalt ca. <85 % sind klebrig, pastös und schwierig zu fördern; außerdem neigen sie zur Eigenerwärmung ggf. Selbstentzündung)

Optimale Nutzung des attraktiven 3 Ct KWK-Bonus ist unter bestimmten Voraussetzungen möglich; wir beraten Sie dazu gerne!

Damit ist die Hybride Klärschlammtrocknung für viele Kommunen, Betreiber von Biomasseanlagen, Entsorger etc. von Interesse. Eine genaue ökonomische und ökologische Bilanzierung sollte jedoch für den konkreten Fall durchgeführt werden, da weitere Faktoren wie die lokale Kläranlagensituation, Möglichkeiten der Flächennutzung das Entsorgungspotential etc. berücksichtigt werden müssen.

In diesem Beitrag wurde auf eine Beschreibung der Hybriden Entwässerung zur Eindickung von Nassschlämmen mit einem TS-Gehalt von 2-5% verzichtet, da bisher noch keine belastbaren Angaben aus der Praxis vorliegen.

Um weitere Aussagen zu diesem innovativen Verfahren treffen zu können, sucht AgroEnergien derzeit Kleinkläranlagen >2.000 EGW für die Projektierung und den Betrieb von Hybriden Klärschlammentwässerungsanlagen.