Klärschlamm ist der feste Restmüll, der bei der Behandlung von kommunalen Abwässern übrig bleibt.
Die Wasserwirtschaft verwendet für behandelten Schlamm den Begriff Klärschlamm, während die Water Services Regulation Authority den Begriff Bioressourcen verwendet für Materialien, die Schlamm enthalten.
Klärschlamm setzt sich aus kommunalen und industriellen Abwässern sowie aus Oberflächenwasser zusammen. Klärschlamm stammt meist aus Abwasseraufbereitungsanlagen (Kläranlagen). Ein Teil davon stammt aus privaten Kläranlagen wie Paketkläranlagen oder Klärgruben.
Klärschlamm enthält nützliche Mengen an organischem Material und Pflanzennährstoffen. Er kann aber auch Chemikalien und Krankheitserreger enthalten, die die menschliche Gesundheit und die Umwelt gefährden können.
In den meisten Fällen ist es die nachhaltigste Option, ihn als organischen Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen zu verwerten.
Ein organischer Dünger ist ein Düngemittel, das aus tierischen, pflanzlichen oder menschlichen Quellen stammt. Zu den organischen Düngern, die üblicherweise in der Landwirtschaft verwendet werden, gehören:
- Gülle
- Kompost
- Anaerobe Gärreste
- Biofeststoffe und
- Schlamm aus Klärgruben.
Klärschlamm kann dem Boden nützliche Mengen an organischem Material und Nährstoffen zuführen. Es ist allerdings wichtig, Schlamm richtig zu verwalten, um sicherzustellen, dass:
- Schlammbehandlung, -lagerung und -verwendung nachhaltig sind
- Die Risiken für die Umwelt, den Boden, die Pflanzen und die Gesundheit von Mensch und Tier verstanden und dementsprechend behandelt werden
- Landwirte und Landbewirtschafter den Klärschlamm sicher ausbringen können, um das Land zu nutzen.
Wenn Klärschlamm nicht korrekt gehandhabt und zum Nutzen des Bodens verwendet wird, muss er entsorgt werden. Zum Beispiel durch Verbrennung oder auf einer Mülldeponie.
Einsatz von Klärschlamm in der Zementindustrie
Städte auf der ganzen Welt produzieren riesige Mengen an kommunalem Abwasser (Klärschlamm), dass aufgrund der hohen Behandlungskosten und der Risiken für die Umwelt, die menschliche Gesundheit und das Meeresleben ein ernsthaftes Problem darstellt. Das Abwasseraufkommen wird in der Zukunft aufgrund der zunehmenden Anzahl und Größe der städtischen Lebensräume und der wachsenden Industrialisierung rasant ansteigen.
Eine attraktive Entsorgungsmethode für Klärschlamm ist die Verwendung als alternative Brennstoffquelle in der Zementindustrie. Die entstehende Asche wird in die Zementmatrix eingearbeitet. Tatsächlich haben einige europäische Länder, wie Deutschland und die Schweiz, bereits begonnen, diese Praxis für das Klärschlamm-Management zu übernehmen. Klärschlamm hat einen relativ hohen Heizwert von 10–20 MJ/kg sowie einen geringeren Kohlendioxid-Emissionsfaktor im Vergleich zu Kohle, wenn er in einem Zementofen behandelt wird.
Die Verwendung von Klärschlamm in Zementöfen kann auch das Problem der sicheren und umweltfreundlichen Entsorgung von Klärschlamm lösen. Die Zementindustrie ist weltweit für fast 5 Prozent der anthropogenen CO2-Emissionen verantwortlich. Die Behandlung von Siedlungsabfällen in Zementöfen kann die Abhängigkeit der Industrie von fossilen Brennstoffen verringern und die Treibhausgasemissionen reduzieren.
Die Verwendung von Klärschlamm als alternativer Brennstoff in der Klinkerproduktion ist eine der nachhaltigsten Möglichkeiten der Klärschlammverwertung. Durch die hohe Temperatur im Brennofen wird der organische Anteil des Klärschlamms vollständig zerstört. Die Klärschlammmineralien werden nach dem Brennprozess im Klinker gebunden. Der Heizwert von Klärschlamm ist abhängig vom organischen Anteil und vom Feuchtigkeitsgehalt des Klärschlamms. Getrockneter Klärschlamm mit hohem organischem Anteil besitzt einen hohen Heizwert. Abfälle aus der Klärschlammbehandlung spielen aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung als Rohstoffsubstitut eine untergeordnete Rolle.
Der getrocknete kommunale Klärschlamm hat einen hohen Anteil an organischem Material (ca. 40 – 45 %), daher spart der Einsatz dieses alternativen Brennstoffs in der Klinkerproduktion fossile CO2-Emissionen. Nach der IPCC-Vorgabe für feste Biomasse-Brennstoffe beträgt der CO2-Emissionsfaktor von getrocknetem Klärschlamm 110 kg CO2/GJ ohne Berücksichtigung des biogenen Anteils. Die Verwendung von kommunalem Klärschlamm als Brennstoff unterstützt die Einsparung von fossilen Brennstoffemissionen.
Klärschlamm wird in der Regel vor der Entsorgung behandelt, um den Wassergehalt, die Gärungsneigung und die Krankheitserreger zu reduzieren, indem Behandlungsverfahren wie Eindickung, Entwässerung, Stabilisierung, Desinfektion und thermische Trocknung eingesetzt werden. Der Klärschlamm kann einer oder mehreren Behandlungen unterzogen werden, wodurch ein trockener fester alternativer Brennstoff mit niedrigem bis mittlerem Energiegehalt entsteht, der in der Zementindustrie verwendet werden kann.
Die Verwendung von Klärschlamm als alternativer Brennstoff ist eine gängige Praxis in Zementwerken auf der ganzen Welt, insbesondere in Europa. Hier besteht ein attraktives Geschäftsangebot für Kläranlagenbetreiber und die Zementindustrie, um das Problem der Klärschlammentsorgung sowie den hohen Energiebedarf und die Treibhausgasemissionen der Zementindustrie zu lösen.
Alternative Möglichkeiten, Klärschlamm zu verwenden
Bau- und Siedlungsabfälle
Wenn diese Abfälle in Wannen mit kochendem, rot glühendem Eisen getaucht werden, wandeln sie Kohlenmonoxid und Wasserstoff um, die anstelle von Erdgas verbrannt werden können. Der Prozess reduziert die Menge an Methan, das aus der Deponie entweichen würde. Solch eine Verwendung wäre hauptsächlich ein Deponie-Unternehmen. In dem Maße, in dem Klärschlamm sicher als Dünger wiederverwendet werden kann, ist dies wahrscheinlich die beste Verwendung für diesen Abfallstrom. Aber für urbane Zentren und Gebiete mit begrenzter Nachfrage nach Düngemitteln könnte eine effizientere Methode zur Erschließung des Energiegehalts von Klärschlamm die nächstbeste Option sein.
Erzeugen von Harnstoff
Harnstoff, eine Substanz, die ihren Namen aufgrund ihres Vorkommens im Urin erhalten hat, ist eine der am weitesten verbreiteten Industriechemikalien der Welt. Er wird in Kunststoffen und in Motoren verwendet, um Emissionen zu reduzieren. Aber seltsamerweise wird er künstlich hergestellt. Chemiehersteller produzieren Harnstoff durch eine Umwandlung von Methan.
Agroplast, ein kleines Unternehmen in Dänemark, hat einen Entwurf für eine Fütterungsanlage entwickelt, die den Urin automatisch auffängt, den Harnstoff abtrennt und ihn dann für eine nützliche Verwendung außerhalb des Bauernhofs aufbereitet. Der Kollektor lässt die Ausscheidungen von Schweinen durch ein Gitter fallen. Sobald sich der Urin unter dem Rost befindet, wird er von der Gülle getrennt. Wenn die Trennung nicht schnell erfolgt, verwandelt sich der Urin in Ammoniak. Ammoniak ist eigentlich die Quelle der schrecklichen Gerüche auf dem Bauernhof, also gibt es einen weiteren Vorteil.
Erzeugung von Wasserkraft
Technisch gesehen wird kein Strom aus Abwasser gewonnen. Stattdessen hat das Unternehmen eine Mikro-Wasserkraftanlage entwickelt, die Strom aus den unter Druck stehenden Wasserströmen erzeugt, die von den städtischen Wasserbehörden für die Wasserversorgung oder die Behandlung von Regenwasser verwendet werden. In ähnlicher Weise wurde in Amerika eine Gezeitenturbine für Bewässerungsgräben entwickelt.
Erzeugung von Kohle
Carbonscape ein Unternehmen aus Neuseeland verdichtet organisches Material – Holzspäne, Maisstängel und sogar Abwasser – zu Ökokohle. Diese Kohle brennt wie normale Kohle, jedoch kommt der Kohlenstoff nicht tief aus dem Boden. Renewable Fuel Technology hat unterdessen eine modifizierte Version des Fischer-Tropsch-Prozesses entwickelt, um organisches Material in Kohle umzuwandeln. Bei diesem Prozess wird organische Materie zuerst in Synthesegas umgewandelt.
Produzieren von Methan in Pipelinequalität
BioEnergy Solutions baut, wartet und betreibt die anaeroben Güllefaultürme, die Gülle in Methan umwandeln. Der Prozess ist nicht ganz umweltfreundlich – das Kohlendioxid im Gas aus der Gülle muss verbrannt werden, bevor das Methan durch eine Pipeline geleitet werden kann -, aber er eliminiert viele der Gefahren, die mit Gülle verbunden sind. Einnahmen können auch durch Kohlenstoffgutschriften und den Verkauf der Feststoffe als Kuhbetten oder Futtermittel für organische Bodenbeläge oder Baumaterialien erzielt werden.
