Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) stellt der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) über die kommenden fünf Jahre 8,6 Mio. Euro zur Verfügung. Mit dem Geld soll das Graduiertenkolleg WERA (Wertstoff Abwasser) entstehen. Darin werden Nachwuchsforschende vor allem Wege entwickeln, um den Phosphorgehalt in kommunalem Abwasser vom Zulauf bis zum Ablauf um den Faktor 100 zu senken. Der Rohstoff soll dabei zurückgewonnen werden. WERA verbindet die Forschungsexpertise von elf natur- und ingenieurwissenschaftlichen RPTU-Arbeitsgruppen aus den Fachbereichen Bauingenieurwesen, Chemie, Physik sowie Maschinenbau und (Bio-)Verfahrenstechnik.

Rückgewinnung bis 2029 verpflichtend

„Der Verbrauch natürlicher Ressourcen durch moderne Industriegesellschaften führt schon heute zu einer bedenklichen Verknappung essentieller Rohstoffe. Phosphor als wichtiger Grundstoff der Düngemittelproduktion ist einer der von der Europäischen Kommission gelisteten 30 kritischen Rohstoffe, die ein großes Versorgungsrisiko bei gleichzeitiger hoher ökonomischer Bedeutung aufweisen“, erläutert Professor Sergiy Antonyuk, Sprecher des neuen Graduiertenkollegs an der RPTU.

Kommunale Abwässer enthalten zwischen 6 und 10 Milligramm Phosphor pro Liter. Bislang geht dieser Wertstoff entweder verloren und belastet Gewässer, indem er zur Algenbildung beiträgt, oder er gelangt über den Klärschlamm in viel zu hoher Konzentration als Dünger auf Ackerböden. Bis 2029 sollen daher Kläranlagenbetriebe in Deutschland verpflichtet werden, Phosphor zurückzugewinnen.

Zwei Verfahren vergleichen

Die Forschenden der RPTU sind nicht die Ersten, die Verfahren entwickeln wollen, um Phosphor aus Abwasser zu entfernen. „Es gibt zwar schon Pilot-Projekte, die das für einzelne Kläranlagen realisieren. Jedoch gibt es erhebliche Wissenslücken, welche Verfahren unter welchen Bedingungen erfolgversprechend sind“, erklärt Antonyuk die Bedeutung des Graduiertenkollegs. Das Kolleg verfolge daher zwei Recycling-Verfahren, die an unterschiedlichen Stellen der Abwasseraufbereitung ansetzen.

„Um die physikalisch-chemischen Vorgänge und Wechselwirkungen in Prozessen der Phosphor-Rückgewinnung aus dem komplexen Stoffsystem des Abwassers erfassen zu können, werden wir zusätzlich innovative Charakterisierungsverfahren und Simulationsmethoden einsetzen und weiterentwickeln“, schildert Antonyuk. Denn natürlich wolle man wissen, wie die Adsorbermaterialien in der Praxis funktionierten. Hier biete sich die einmalige Chance, eine auf dem Campus der RPTU in Kaiserslautern kürzlich installierte Pilotanlage für Abwasserbehandlung und Recycling für WERA zu nutzen. „Und letztlich ist es unser Ziel, dass wir die entwickelten Materialien und Prozesse auch auf andere Rohstoffe übertragen und etwa für die Rückgewinnung von Stickstoff, Kalium oder organischen Kohlenstoffen anpassen können.“

Mehrwert für Doktoranden

Über einen weiteren Effekt des Graduiertenkollegs freut sich Professor Werner R. Thiel, Vizepräsident für Forschung an der RPTU Kaiserslautern: Bei dem Kolleg handele es sich um eine Förderlinie, „die zur Qualifizierung von Nachwuchsforschenden beiträgt, indem sie es ihnen ermöglicht, in einem strukturierten Forschungsprogramm auf hohem fachlichem Niveau zu promovieren“.

bl