SwissPhosphor

Umsetzung der Rückgewinnungspflicht

BAFU-Vollzugshilfe zur VVEA

Zusammen mit den Kantonen, Branchenverbänden der Wirtschaft sowie anderen Bundesämtern erarbeitet das BAFU derzeit eine Vollzugshilfe für die VVEA. Diese ist in zehn Module unterteilt, darunter befindet sich das Modul «Phosphorreiche Abfälle». Die einzelnen Module werden über einen Zeitraum von mehreren Jahren gestaffelt und entsprechend ihrer Priorität erarbeitet. Acht Module wurden bereits publiziert. Zu diesen gehört das Vollzugshilfemodul für die Rückgewinnung von Phosphor aus phosphorreichen Abfällen [1].
Mit diesem Modul soll den Kantonen und den betroffenen Organisationen der Wirtschaft ein Rahmen für einen möglichst einheitlichen Vollzug bei der Phosphorrückgewinnung gegeben werden. Es werden sowohl die Anforderungen aus der Gesetzgebung erläutert als auch der Stand der Technik bei der Phosphorrückgewinnung beschrieben. Dabei wird der Stand der Technik regelmässig überprüft und wenn nötig angepasst. In der Vollzugshilfe sind folgende Grundsätze für die Phosphorrückgewinnung formuliert:

• Klärschlamm soll stofflich (bezogen auf Phosphor) und energetisch verwertet werden.
• Schadstoffe werden bei der Phosphorrückgewinnung ausgeschleust und, wenn möglich, der Verwertung zugeführt.
• Mineralische Rückstände aus der Phosphorrückgewinnung sind je nach ihrer physikalischen und chemischen Eignung der Verwertung zuzuführen.
• Es sind nach Möglichkeit marktfähige Phosphorrezyklate herzustellen. Ist eine Verwertung in der Landwirtschaft nicht möglich, sind auch andere Formen der Phosphorverwertung zulässig (z. B. Herstellung von Phosphorsäure).
• Bei der ökologischen Beurteilung der Phosphorrückgewinnungsverfahren sind alle Material- und Energieströme, inklusive Betriebsmittel und die Entsorgung von Rückständen, zu berücksichtigen.
• Für die Finanzierung der Phosphorrückgewinnung gilt im Grundsatz das Verursacherprinzip. Die Finanzierung ist dementsprechend sicherzustellen.
• Die bestehende Infrastruktur zur Klärschlammentsorgung sowie zur Entsorgung von Tier- und Knochenmehl in der Schweiz soll nach Möglichkeit weiter genutzt werden.
• Klärschlamm darf weiterhin nicht direkt in der Landwirtschaft ausgebracht werden.

Des Weiteren werden quantitative und qualitative Anforderungen an die Phosphorrückgewinnung gestellt: Grundsätzlich soll so viel Phosphor aus dem jeweiligen Abfallstrom zurückgewonnen werden, wie gemäss dem Stand der Technik machbar ist. Aktuell gilt als Stand der Technik, dass der Anteil der zurückgewonnenen Phosphorfracht im Input des Rückgewinnungsprozesses (Schlammwasser, Klärschlamm oder Asche) mindestens 50% beträgt. Zudem sind Schadstoffe gemäss der entsprechenden Gesetzgebung für das Endprodukt zu eliminieren. Falls der zurückgewonnene Phosphor zur Herstellung eines Düngers verwendet werden soll, gelten die Anforderungen des Anhangs 2.6 der ChemRRV an Recyclingdünger.

SwissPhosphor

Um die Umsetzung des Phosphor-Recyclings gemäss Art. 15 VVEA und der BAFU-Vollzugshilfe voranzutreiben, braucht es die Zusammenarbeit aller wichtigen Akteure – Bund, Kantone, Gemeinden, ARA, Klärschlamm-Trocknungsanlagen, KVA, Zementwerke, Klärschlamm-Monoverbrennungsanlagen, Landwirtschaft, Düngerhersteller. Dafür wurde das Netzwerk SwissPhosphor ins Leben gerufen. Dieses bezweckt, in einem partizipativen Prozess gemeinsam eine Entscheidungsgrundlage für das Phosphorrecycling in der Schweiz zu erarbeiten und damit die Umsetzung der Gesetzgebung zu konkretisieren, den Austausch und die Zusammenarbeit zwischen den Akteuren zu fördern sowie die Aktivitäten zu koordinieren.
Am ersten SwissPhosphor-Forum (März 2019) wurden Grundlagen und erste Ideen vorgestellt. Diese sind auch im Grundlagenbericht SwissPhosphor zusammengefasst [2]. Neben den rechtlichen Grundlagen werden darin u. a. das internationale Umfeld, der Ist-Zustand der Klärschlammentsorgung in der Schweiz, Ideen, Projekte und Stossrichtungen der Kantone auf dem Gebiet des Phosphorrecyclings wie auch die mögliche Vermarktung von Recycling-Phosphor behandelt. Basierend auf diesem Bericht und den Ergebnissen des ersten SwissPhosphor-Forums erarbeitete ein Kernteam ein Planungsdokument. Rückmeldungen dazu wurden von den verschiedenen Akteuren eingeholt und flossen in die Überarbeitung des Dokuments ein. Geplant war, das überarbeitete Dokument «Planung 2.0 SwissPhosphor» [3] an einem zweiten Forum im November 2020 vorzustellen. Aufgrund der Pandemiesituation in der Schweiz konnte diese Veranstaltung jedoch nicht durchgeführt werden. Die wichtigsten Punkte der zweiten Version des Planungsdokuments werden im Folgenden zusammengefasst.

Planung 2.0 «SwissPhosphor»

Das Planungsdokument enthält die Vision 2036, die den Zustand beschreibt, der langfristig beim Phosphorrecycling in der Schweiz unter Berücksichtigung der rechtlichen Vorgaben erreicht werden soll: «Phosphor aus Klärschlamm, Klärschlammasche sowie anderen phosphorreichen Abfällen, wie Tier- und Knochenmehl, wird zu 75% möglichst effizient und ökologisch zurückgewonnen und zu wirtschaftlich tragfähigen Konditionen in den Kreislauf zurückgeführt.»
Daran anschliessend sind langfristige Massnahmen aufgelistet, die ergriffen werden sollen, um die Vision 2036 zu erreichen:

• Der Aufbau der Infrastruktur erfolgt unter Berücksichtigung der bestehenden Infrastruktur, der Entwicklung möglicher Verfahren sowie des internationalen Umfeldes.
• Informationen über Verfahren sind den Behörden und den betroffenen Branchen in dienlicher Form zugänglich zu machen.
• Es sind ökologische und wirtschaftlich effiziente Verfahren anzustreben.
• Für die Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen sind für die Schweiz regionale, d. h. interkantonale Lösungen zu suchen, um Überkapazitäten zu vermeiden.
• Ist eine Aufbereitung des zurückgewonnenen Phosphors zur Nutzung als Ausgangsmaterial für die Düngerherstellung nötig, so ist diese zu entwickeln und in der Schweiz umzusetzen.
• Alle Lösungen sind unter der Gesamtbetrachtung sämtlicher Finanz-, Stoff- und Energieströme zu bewerten.

Schliesslich werden im Planungsdokument neun strategische Ziele genannt, die bis Ende 2028 erreicht werden sollen und somit den Weg hin zur Erfüllung der Vision 2036 ebnen. Diese Ziele oder Zwischenschritte sind in zwei Prioritätengruppen eingeteilt. Während die Ziele zweiter Priorität (Ziele 5 bis 9) spätestens in den Jahren 2026–2028 erreicht werden sollten, müssen die Ziele der ersten Priorität (Ziele 1 bis 4) schon früher umgesetzt sein. Die ersten beiden Ziele bilden zudem eine wichtige Basis für die Umsetzung der nachfolgenden Ziele. Einen Überblick über die strategischen Ziele, dargestellt auf einem Zeitstrahl, gibt Figur 2.

Ziel 1 – Klarheit über Verfahren

Es herrscht Klarheit in Bezug auf die Leistung, die ökologischen Aspekte sowie die Kosten der relevanten Phosphorrückgewinnungsverfahren. Die Kosten-Nutzen-Verhältnisse der verschiedenen Verfahren sind ausgewiesen.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird basierend auf Informationsupdates, die Verfahrensanbieter und Anlagenbetreiber regelmässig liefern sollen, der Stand der Entwicklungen immer wieder aktualisiert und bekannt gegeben. Es muss betont werden, dass diese Übersicht nicht einen neuen Stand der Technik definieren wird. Alle Informationen zum Phosphorrecycling werden gebündelt und auf einer Plattform zur Verfügung gestellt. Überdies ist der Aufbau einer Anlaufstelle für den Wissenstransfer sowie die Beratung der Anlagenbetreiber geplant.

Ziel 2 – Finanzierungslösungen

Es liegen die Grundlagen für Finanzierungslösungen vor, die die unterschiedlichen Rahmenbedingungen berücksichtigen, sodass ein kostendeckender Betrieb möglich ist.
Dafür wird zurzeit eine Studie über mögliche Finanzierungsmodelle durchgeführt. Anhand der Ergebnisse dieser Studie können schliesslich die verschiedenen Lösungen und deren Umsetzbarkeit diskutiert und nach Möglichkeit umgesetzt werden. Ausserdem sollen die Möglichkeit der Finanzierung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten aufgezeigt und den Interessenten in Form von Faktenblättern zur Verfügung gestellt werden.

Ziel 3 – Entsorgungssicherheit durch Koordination (Landkarte)

In der Schweiz besteht jederzeit Entsorgungssicherheit für alle phosphorreichen Abfälle. Gemäss einer Landkarte «Phosphorrecycling Schweiz 2026» (s. unten «Landkarte als Planungsgrundlage») sind die Klärschlamm-Verwertungszentren (Verbrennung oder andere Verfahren) ab 2024 in der Realisierung und die Standorte der Phosphorrückgewinnung verbindlich festgelegt.
Um die Landkarte zu aktualisieren sowie deren Umsetzung zu überprüfen, legen die Kantone – unter Einbezug der Anlagenbetreiber – halbjährlich den Planungsstand bezüglich Phosphorrecycling offen. Gestützt auf Art. 18 GSchV und Art. 4 VVEA werden die Kapazitäten koordiniert, indem bei absehbaren Über- oder Unterkapazitäten versucht wird, lenkend einzugreifen.

Ziel 4 – Rückgewinnungsquoten von 50% sind erreicht

Aus Schlammwasser, Klärschlamm zentraler Abwasserreinigungsanlagen oder aus der Asche der thermischen Behandlung von Klärschlamm zentraler Abwasserreinigungsanlagen ist die Phosphorfracht im Prozessinput zurückzugewinnen. Nach dem Stand der Technik gilt, dass für Anlagen der Anteil der zurückgewonnenen Phosphorfracht mindestens 50% beträgt. Dieses Ziel soll bis Ende 2025 erreicht sein.
Zentral hierfür ist, dass das Phosphorrückgewinnungsmodul der BAFU-Vollzugshilfe [1], in dem der ab dem 1. Januar 2026 geltende Stand der Technik beschrieben ist, umgesetzt wird. Die Kantone geben dem BAFU periodisch Rückmeldung zum Stand der Umsetzung.

Ziel 5 – Verwertung aller anfallenden Abfälle

Bei der Phosphorrückgewinnung hat die Verwertung aller anfallenden Abfälle eine hohe Priorität. Es werden möglichst wenige Abfälle auf Deponien abgelagert.
Dazu sind im Rahmen des Bewilligungsverfahrens (durch die Kantone) die Stoffströme und deren Verwertung zu bilanzieren. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Reduktion des Deponievolumens, indem die stoffliche Verwertung der mineralischen Nebenprodukte optimiert wird. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass Verfahren mit geringer Beanspruchung von Deponievolumen zur Anwendung kommen.

Ziel 6 – Umsetzungsprojekt zur Erzeugung von Düngerausgangsstoffen

Ist eine Aufbereitung der Phosphorrezyklate zu Düngerausgangsstoffen notwendig, so liegt für die Schweiz ein konkretes Umsetzungsprojekt vor.
Zur Zielerreichung sind mehrere Massnahmen vorgesehen: So sollen die Anforderungen an die mineralischen Recyclingdünger formuliert werden, damit die Bauern diesen auch abnehmen. Weiter werden Bauern und der Detailhandel gezielt informiert, um die Akzeptanz zu erhöhen. Die Abnehmer des Düngers sollen frühzeitig in den Prozess eingebunden und nicht erst am Schluss vor vollendete Tatsachen gestellt werden. Ausserdem sollen die maximal verarbeitbaren Mengen an Phosphorrezyklaten festgelegt und die technischen Lösungen für die Herstellung eines Düngerproduktes aufgezeigt werden.
Nachdem zunächst ein Vorprojekt zur Produktion eines Düngerausgangsstoffes ausgearbeitet worden ist, soll schliesslich eine Anlage zur Produktion eines Düngerausgangsstoffes erstellt werden. Die Düngemittelindustrie kann den Ausgangsstoff direkt für die Formulierung von Mehrnährstoffdüngern verwenden und daraus Fest- oder Flüssigdünger produzieren.

Ziel 7 – Ein Drittel des Düngerbedarfs wird mit Recyclingdünger abgedeckt

Mit der Phosphorrückgewinnung wird ab dem 1. Januar 2026 mindestens ein Drittel des jährlichen Phosphordüngerbedarfs mit mineralischem Recyclingdünger abgedeckt. Dies im Sinne eines Zwischenziels auf dem Weg, den Phosphorkreislauf zu schliessen, die Importabhängigkeit zu reduzieren und den qualitativen Bodenschutz zu optimieren.
Einerseits wird eine Marktanalyse durchgeführt, um die Frage, wo kann von wem wie viel substituiert werden, zu beantworten. In die Analyse soll auch der internationale Markt für Recyclingdünger (inkl. Import/Export von Klärschlammasche und/oder Recyclingdünger) einbezogen werden. Andererseits sind auch die Grenzwerte für Mineraldünger gemäss ChemRRV zu vollziehen.

Ziel 8 – Lösungen gemäss dem Stand der Technik

Die geplanten Verfahren der Phosphorrückgewinnung werden nach dem Stand der Technik betrieben, sind effizient und langfristig finanziert. Sie berücksichtigen alle Stoff- und Energieströme.
Als Hilfestellung für Kantone und potenzielle Anlagenbetreiber soll ein Merkblatt zur Überprüfung des Standes der Technik der Phosphorrecyclingverfahren gemäss VVEA-Vollzugshilfe erarbeitet werden. Im Rahmen von Betriebs- bzw. Baubewilligungen stellen dann die Kantone sicher, dass der Stand der Technik, der in der BAFU-Vollzugshilfe «Phosphorreiche Abfälle» sowie im Merkblatt beschrieben ist, eingehalten wird.

Ziel 9 – Bestehende Infrastruktur wird genutzt, wo immer sinnvoll

Die bestehende Infrastruktur zur Klärschlammentsorgung wird, soweit die obenstehenden Ziele erfüllt sind, bis zum Ende ihrer technischen Lebensdauer genutzt.
Die bestehende Infrastruktur wird daher bei der laufenden Aktualisierung der Planung sowie der Phosphorrecycling-Landkarte mitberücksichtigt. Die Kantone erfassen die bestehende Infrastruktur in ihrem Gebiet, die für die Phosphorrückgewinnung weiterverwendet werden soll, und überprüfen regelmässig die Betriebsbewilligungen.

Landkarte als Planungsgrundlage

Die Landkarte «Phosphorrecycling Schweiz 2026» visualisiert einen möglichen Zielzustand. Sie basiert auf den verschiedenen Planungen und aktuellen Projekten, dem heutigen Wissensstand sowie der Abschätzung, wie sich die Infrastrukturen für das Phosphorrecycling im Sinne der Vision 2036 entwickeln könnte. Das primäre Ziel dieser Karte besteht darin, den Vollzugsbehörden aufzuzeigen, wie Entsorgungsengpässe sowie Überkapazitäten – und dadurch Fehlinvestitionen – vermieden werden können.
Die Grundlage für die Erstellung der Landkarte bildeten Gespräche mit den Vorstehern der kantonalen Umweltämter in allen KVU-Regionen der Schweiz sowie die Rückmeldungen anlässlich des ersten Forums SwissPhosphor. Eine weitere Basis bildet die Ist-Situation (Quellen, Entsorgungswege und Mengen) der Klärschlammentsorgung in der Schweiz, die im Grundlagenbericht SwissPhosphor dargestellt ist [2]. Ergänzt werden diese durch Angaben der Zementindustrie. Figur 3 zeigt die heutige Klärschlammentsorgung (Stand 2017). Die gesamte Klärschlammmenge, die aktuell in 783 Abwasserreinigungsanlagen (ARA) pro Jahr anfällt, beträgt rund 177 kt TS. Davon werden ungefähr zwei Drittel (113 600 t TS) in Schlammverbrennungsanlagen, 25 000 t TS in KVA und 34 450 t TS in Zementwerken thermisch behandelt. In Tabelle 1 ist dargestellt, welche Phosphorfrachten daraus zurückgewonnen werden könnten bzw. sollten.
Eine erste Version der Karte (Fig. 4) hätte am SwissPhosphor-Forum im November 2020, das wegen der momentanen Pandemiesituation nicht stattfinden konnte, präsentiert und diskutiert werden sollen. Demgemäss sind sechs Phosphorrückgewinnungsanlagen vorgesehen. Es wird vorgeschlagen, dass in einer zentralisierten Anlage in Zuchwil der Phosphor bzw. die Phosphorsäure mit dem Phos4Life-Verfahren aus Aschen der Klärschlammmonoverbrennung der ERZ sowie aus der Nordwestschweiz, der Südwestschweiz und allenfalls aus dem Tessin extrahiert wird. An fünf weiteren Standorten sind folgende Verfahren vorgesehen:

• Entsorgung Region Zofingen erzo: EuPhoRe-Verfahren, d. h. thermochemische Zerlegung phosphathaltiger Biomasse in zwei Stufen (1. thermische Reduktion; 2. thermische Oxidation).
• REAL Recycling Entsorgung Abwasser Luzern: REALPhos, ein nasschemisches Verfahren, durch das Phosphor aus Klärschlammasche aus einer Monoverbrennungsanlage gewonnen wird.
• ZAB Zweckverband Abfallverwertung Bazenheid: Phos4Green-Verfahren, ein nasschemischer Säureaufschluss von Klärschlammasche und anschliessende Granulatherstellung.
• AVA Abwasserverband Altenrhein: Pyrophos-Verfahren, d. h. Alkalipyrolyse zur Abtrennung von Schwermetallen und Herstellung eines marktfähigen Phosphor-Kalidüngers aus Klärschlamm.
• Juracime (Holcim): Nassverfahren (ExtraPhos) zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm oder PhosRec-Verfahren.

Es ist geplant, dass die Karte zweimal pro Jahr aktualisiert wird.

Fazit

Der Einbezug und die aktive Mitarbeit aller Akteure ist der Schlüsselfaktor, um in der Schweiz eine neue Phosphor-Landschaft aufzubauen, die sich durch einen geschlossenen Kreislauf auszeichnet. Daher wurde vom BAFU das Projekt SwissPhosphor aufgegleist, um zusammen mit den verschiedenen Akteuren Lösungen für die Umsetzung des Phosphorrecyclings gemäss Art. 15 VVEA und der VVEA-Vollzugshilfe zu entwickeln. Wichtige Grundlagen wurden bereits geschaffen: Im Grundlagenbericht SwissPhosphor [2] werden die Ist-Situation der Klärschlammentsorgung umrissen und Ideen sowie geplante und bestehende Projekte zur Phosphorrückgewinnung aufgezeigt. Die Vollzugshilfe «Phosphorreiche Abfälle» liegt vor [1]. Schliesslich liegt die zweite Version des SwissPhosphor-Planungsdokuments vor [3], einer Entscheidungshilfe für die Umsetzung des Phosphorrecyclings in der Schweiz. Ein zentrales Element ist die Landkarte «Phosphorrecycling Schweiz 2026». Die Planung soll in der Anfangsphase regelmässig überprüft und wenn erforderlich angepasst werden, damit den aktuellen Entwicklungen in den Kantonen und bei den Technologien Rechnung getragen werden kann.

Bibliographie

[1] BAFU (2020): Phosphorreiche Abfälle – Vollzugshilfemodul für die Rückgewinnung von Phosphor aus phosphorreichen Abfällen. Vorpublikation der definitiven Fassung
[2] SwissPhosphor (2020): Grundlagenbericht SwissPhosphor
[3] SwissPhosphor (Nov. 2020): Planung 2.0 «SwissPhosphor»: Entscheidungshilfe für die Umsetzung des Phosphorrecyclings in der Schweiz
[4] VBSA (2019): Klärschlammentsorgung in der Schweiz im Hinblick auf die Rückgewinnung von Phosphor. Im Auftrag des BAFU