Grüne Abfallwirtschaft: So wird aus Klärschlamm nachhaltige Fernwärme

Klärschlamm fällt bei der Reinigung von Haushaltsabwässern in den Klärwerken an. Er setzt sich aus Wasser sowie organischen und mineralischen Stoffen zusammen. Jahrzehntelang landete ein großer Teil des Klärschlamms als Dünger auf landwirtschaftlichen Nutzflächen. Das ist jedoch seit 2020 wegen der Verschärfung der Klärschlammverordnung verboten. Denn der Schlamm enthält Schadstoffe wie Schwermetalle sowie Medikamentenrückstände, die Gewässer, Böden und das Grundwasser belasten.

Doch wohin mit dem Klärschlamm? Mit Inkrafttreten der neuen Klärschlammverordnung haben die Kommunen ein Entsorgungsproblem. Allein die Stadt Hannover muss jedes Jahr rund 56.000 Tonnen Klärschlamm entsorgen. Eine intelligente, saubere und nachhaltige Lösung ist die Verbrennung des Materials in einer thermischen Verwertungsanlage.

Das Entsorgungsverfahren ist technisch sehr anspruchsvoll. Im ersten Schritt wird der Klärschlamm aus dem Großraum Hannover zur thermischen Klärschlammverwertungsanlage in Lahe gebracht. Die Transportwege sind kurz, um die CO₂-Bilanz der Anlage nicht zu belasten und die Kosten gering zu halten.

Zunächst gelangt der Klärschlamm zur Lagerung in den Annahmebunker (1). Der nächste Schritt spielt sich im Scheibentrockner (2) ab: Hier wird das Material bei etwa 100 Grad vorgetrocknet. Die als Wasserdampf entweichende Feuchtigkeit wird mittels eines Wärmetauschers wieder kondensiert (verflüssigt) und die dabei frei werdende Energie für die Versorgung der Stadt mit grüner Fernwärme genutzt.

Die eigentliche Verbrennung des Klärschlamms findet im Wirbelschichtofen (3) statt. Dafür wird Sand am Boden des Ofens mit von unten zugeführter heißer Luft verwirbelt. In diesem sogenannten Wirbelbett aus Sand und heißer Luft trocknet der seitlich zugeführte Klärschlamm vollends aus. Gleichzeitig zerreiben die wirbelnden Sandpartikel den Klärschlamm zu Staub, der dann bei einer Temperatur zwischen 850 und 950 Grad verbrennt.

Das in der Verbrennungszone entstehende heiße Rauchgas gelangt in den Abhitzekessel (4), in dem Hochdruckdampf erzeugt wird. Der rund 450 Grad heiße Wasserdampf treibt über eine Turbine den Generator an, der Strom für die gesamte Anlage erzeugt. Nach dem Austritt aus der Turbine wird der Dampf einerseits zur Klärschlammtrocknung im Scheibentrockner und andererseits für die Fernwärmeerzeugung verwendet, bevor er wieder als Wasser in den Abhitzekessel zur erneuten Dampferzeugung zurückgeführt wird.

Unterdessen strömt das Rauchgas weiter in einen ersten Gewebefilter (5), der den phosphorhaltigen Aschestaub aus dem Rauchgas abscheidet. Der wertvolle Phosphor, ein weltweit knappes Mineral, kann später aus der Asche zurückgewonnen und beispielsweise in der Landwirtschaft als Pflanzendünger eingesetzt werden. Von 2029 an ist die Phosphorrückgewinnung gesetzlich verpflichtend.

Bei der auf den ersten Filter folgenden Trockensorption (6) werden durch Zufuhr von Kalkhydrat und Aktivkohle weitere Schadstoffe aus dem Rauchgas gebunden. Der dahinter geschaltete zweite Hochleistungsgewebefilter entzieht dem Rauchgas nochmals schädliche Partikel, bevor die restlichen Schadstoffe im Wäscher (7) ausgefiltert werden. Übrig bleibt vielfach gereinigte, rund 75 Grad warme Abluft (8), die alle gesetzlichen Auflagen übererfüllt und dank hocheffizienter Filtertechnik keine Umweltbelastung mehr darstellt.

Im Wäscher wird dem feuchten Rauchgas weitere Wärme durch Kondensation des enthaltenen Wasserdampfes entzogen und ebenfalls an das enercity-Fernwärmenetz übertragen.

Auf diese Weise wird die thermische Klärschlammverwertungsanlage in Lahe künftig rund 15.000 Menschen in Hannover mit klimafreundlicher, grüner Fernwärme versorgen. Insgesamt kann die Technik im Nordosten der Stadt bis zu 130.000 Tonnen feuchten Klärschlamm aus der gesamten Metropolregion umweltschonend und völlig geruchsneutral verwerten und klima- und umweltschonend zur nachhaltigen Energiegewinnung und für die grüne Wärmewende nutzen.

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Anders als bei der früher üblichen Mitverbrennung von Klärschlamm in Kohlekraft-, Müllheizkraft- oder Zementwerken kann aus der Asche der Monoverbrennungsanlage der unentbehrliche Phosphor wiedergewonnen werden. So bleibt er der Kreislaufwirtschaft erhalten. Das spart nicht nur Kosten, sondern schont die endlichen Phosphorressourcen der Welt.

Text: Jens Lehmann. Fotos: Getty Images, Gutentag-Hamburg, Shutterstock.