Was ist Klärschlamm und wie entsteht er?
Klärschlamm entsteht bei der Abwasserreinigung – und bündelt, was im Alltag aus Haushalten und Betrieben ins Abwassersystem gelangt. In den Kläranlagen durchläuft dieses Material mehrere Reinigungsstufen, bei denen die enthaltenen Stoffe gezielt abgetrennt und in speziellen Becken gesammelt werden.
Die verbleibende Masse wird vor Ort mit Zentrifugen oder Pressen entwässert. Das Ergebnis ist ein dunkles, krümeliges Material mit erdähnlicher Konsistenz, das weitgehend geruchsfrei ist und sich gut weiterverarbeiten lässt. Durch eine anschließende Trocknung – entweder direkt in der Kläranlage oder extern – reduziert sich das Volumen deutlich, was den Transport vereinfacht.
Wofür wird Klärschlamm verwendet?
Noch wird der überwiegende Teil des Klärschlamms in Kohlekraftwerken oder in Zementfabriken mitverbrannt. Direkt auf die Felder darf Klärschlamm nur unter strengen Auflagen: Denn neben wertvollen Nährstoffen wie Phosphor und Stickstoff enthält Klärschlamm auch Schwermetalle, Arzneimittelrückstände sowie Mikroplastik und Krankheitserreger. Deshalb wurden die Vorschriften für seine Entsorgung und Verwertung in den vergangenen Jahren schrittweise verschärft.
Für die Umsetzung der Verordnungen sind die Bundesländer zuständig – und die verfolgen unterschiedliche Strategien. Während in Baden-Württemberg Klärschlamm fast ausnahmslos verbrannt wird, dürfen ihn Landwirte in Ländern wie Bayern und Niedersachsen in bestimmten Fällen als Düngemittel nutzen.
Welche Verfahren der Klärschlammverbrennung gibt es?
Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Verfahren für das Verbrennen von Klärschlamm: Er lässt sich entweder zusammen mit anderen Brennstoffen oder getrennt in einer Monoverbrennungsanlage verfeuern. Während die Mitverbrennung der Entsorgung dient, ermöglicht die Monoverbrennung die Rückgewinnung von Phosphor.
Fachleute gehen davon aus, dass die Monoverbrennung zum Standard für die Verwertung von Klärschlamm wird. Aus zwei Gründen:
- Erstens müssen Klärwerke ab 2029 den im Klärschlamm enthaltenen Phosphor wiedergewinnen.
- Zweitens steigt Deutschland in den 2030er Jahren aus der Kohle aus. Klärschlamm kann dann nicht mehr in Kohlekraftwerken mitverbrannt werden, was heute sehr oft der Fall ist.
Quelle: Statistisches Bundesamt, Stand: 2024
Monoverbrennung von Klärschlamm
Bei der Monoverbrennung verbleiben etwa 90 Prozent des ursprünglichen Phosphors in der Asche. Die Phosphorkonzentration in der gesamten Verbrennungsasche kann hingegen stark schwanken und liegt im Mittel bei etwa fünf Prozent. Anders als bei der Mitverbrennung vermischt sich die entstehende Asche bei der Monoverbrennung nicht mit Rückständen anderer Brennstoffe. Der Phosphor lässt sich so wiedergewinnen. Monoverbrennungsanlagen bilden daher die Grundlage für das gesetzlich vorgeschriebene Recycling von Phosphor aus Klärschlamm und sind wichtig für eine künftige Kreislaufwirtschaft. Damit würde Deutschland auch unabhängiger von Importen werden und könnte 40 Prozent seines Phosphorbedarfs für Mineraldünger selbst decken.
Vor- und Nachteile der Verbrennungsverfahren im Überblick
Monoverbrennung
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Vorteile
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Nachteile
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Vorteile
Phosphorrückgewinnung möglich
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Nachteile
Neue Anlagen nötig
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Vorteile
Asche enthält hohe Phosphorkonzentration
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Nachteile
Hohe Investitionskosten
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Vorteile
Schadstoffe und Krankheitserreger werden zerstört
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Nachteile
Entstehende Asche muss weiter behandelt werden
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Vorteile
Deutliche Volumenreduktion des Klärschlamms
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Nachteile
Zusätzlicher Aufwand für Logistik
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Vorteile
Erfüllt die Anforderungen der Klärschlammverordnung
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Mitverbrennung
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Vorteile
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Nachteile
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Vorteile
Nutzung bestehender Kraftwerke und Verbrennungsanlagen
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Nachteile
Asche vermischt sich mit anderen Verbrennungsrückständen
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Vorteile
Geringerer Investitionsbedarf
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Nachteile
Phosphorrückgewinnung nicht möglich
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Vorteile
Energiegehalt des Klärschlamms wird genutzt
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Nachteile
Abhängigkeit von externen Anlagenbetreibern
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Vorteile
Einfache Entsorgungsoption
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Nachteile
Kohleausstieg schränkt Mitverbrennung in Kraftwerken ein
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Nachteile
Neue gesetzliche Vorgaben schränken Verfahren massiv ein
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Praxisbeispiel: Klärschlammverbrennung der EnBW in Walheim
Die EnBW plant an ihrem bestehenden Kraftwerksstandort in Walheim ein hochmodernes Klärschlammheizkraftwerk, das als Nebenprodukt aus der Verbrennung bis zu 300 Haushalte klimaschonend mit Fernwärme versorgen könnte. Die Anlage in Walheim entsteht auf einer alten Kohlehalde, bis März 2025 wurden dort zwei Kohleblöcke betrieben. Vorgesehen ist, dass in Walheim rund 180.000 Tonnen entwässerter Klärschlamm pro Jahr verarbeitet werden. Pro Stunde wird die Anlage ca. 23 Tonnen verwerten können und dafür mehr als 8000 Stunden pro Jahr in Betrieb sein.
Die ersten Arbeiten für das Klärschlammkraftwerk Walheim haben 2025 begonnen, der Rohbau wächst, 2026 kommt die Anlagentechnik hinzu. Das Kraftwerk soll 2027 schrittweise in Betrieb gehen und Mitte 2028 seine reguläre Arbeit aufnehmen. „Das Klärschlamm-Heizkraftwerk bedeutet lokale Wertschöpfung – für Walheim und für Baden-Württemberg und ist wichtig für eine nachhaltige Energiezukunft“, sagt Nils Beeckmann, Leiter Neubauprojekte disponible Erzeugung bei der EnBW.
Die EnBW trägt die Kosten für den Bau vollständig aus eigenen Mitteln. Das Projekt wird somit ohne öffentliche Förderung realisiert. Aktuelle Berechnungen gehen von Investitionen im niedrigen dreistelligen Millionenbereich aus. Diese Investition zeigt das langfristige Engagement der EnBW für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in Baden-Württemberg.
Walheim: Technische Umsetzung und Verfahren
Folgende Prozesse sind in Walheim vorgesehen:
Warum werden Monoverbrennungsanlagen immer wichtiger?
Monoverbrennungsanlagen gewinnen aufgrund strengerer Vorschriften an Bedeutung. Vor allem die 2017 neugefasste Klärschlammverordnung verpflichtet größere Betreiber, den im Klärschlamm enthaltenen Phosphor zurückzugewinnen. Klärwerke für mehr als 100.000 Einwohner müssen dieser Pflicht ab 2029 nachkommen, Anlagen für mehr als 50.000 Einwohner bis spätestens 2032. Die Forderung lässt sich nach heutigem technischen Stand am besten mit Monoverbrennungsanlagen umsetzen.
Gibt es genug Monoverbrennungsanlagen?
In Baden-Württemberg gibt es derzeit drei Monoverbrennungsanlagen – in Karlsruhe, Stuttgart und Mannheim. Vier weitere Anlagen sind in Planung, eine wird von der EnBW in Walheim gebaut. „Die Zahl ist noch nicht ausreichend“, sagt Stephen Kemper. Der Leiter der Karlsruher Stadtentwässerung ist Sprecher der Plattform P-RÜCK, einer Initiative, die Betreiber von Kläranlagen bei der Rückgewinnung von Phosphor unterstützt. Auch über ganz Deutschland hinweg gibt es laut einer Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes von 2025 eine erhebliche Lücke zwischen den existierenden Kapazitäten und dem künftigen Bedarf.
Welche Gesetze gelten für die Klärschlammverbrennung?
Die Klärschlammverordnung bildet die wichtigste Rechtsgrundlage für die Entsorgung von Klärschlamm in Deutschland. Hinzu kommen Vorgaben aus Kreislaufwirtschaftsgesetz, Abwasserverordnung, Bundes-Immissionsschutzgesetz und Düngemittelverordnung.
Phosphorrückgewinnung als gesetzliche Vorgabe
Die Phosphorrückgewinnung ist vor allem in der Klärschlammverordnung von 2017 geregelt. Sie soll nicht nur Böden und Gewässer schützen, sondern auch dafür sorgen, dass Rohstoffe nicht verloren gehen. Früher wurde Klärschlamm oft als Dünger direkt auf Felder gekippt, was aber aufgrund der enthaltenen Gifte und Schadstoffe nur noch sehr eingeschränkt erlaubt ist. Die Klärschlammverordnung setzt einen Schwerpunkt auf die Rückgewinnung von Phosphor.
Umwelt- und Emissionsanforderungen
Für Klärschlammverbrennungsanlagen gibt es strenge Umwelt- und Emissionsvorgaben. Vor dem Bau und Betrieb ist eine Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz erforderlich. Betreiber müssen nachweisen, dass Grenzwerte für Schadstoffe wie Staub, Stickoxide, Schwefeldioxid oder Schwermetalle eingehalten werden. Moderne Rauchgasreinigungsanlagen vermindern die Emissionen auf ein Minimum. Zudem überwachen Messsysteme den Anlagenbetrieb und dokumentieren die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben.
Kosten und Wirtschaftlichkeit: Lohnt sich die Klärschlammverbrennung?
Die Klärschlammverbrennung sorgt für die Verwertung von Abfällen und bietet die Möglichkeit des Rohstoffrecyclings. Sie ist also ein bedeutender Treiber für die künftige Kreislaufwirtschaft. Wie groß der wirtschaftliche Nutzen aktuell ist, steht aber noch nicht eindeutig fest. Auf jeden Fall ist die Klärschlammverbrennung ein Gewinn für Klima und Bodenschutz. Die modernen Anlagen arbeiten wesentlich effektiver und ohne Schadstoffemissionen in die Luft abzugeben.
Wieviel kostet die Klärschlammverbrennung?
Die Kosten für die Verwertung von entwässertem Klärschlamm liegen Experten zufolge derzeit bei ca. 120 bis 140 Euro pro Tonne. Hinzu kommen Transportkosten sowie die Kosten für die Phosphorrückgewinnung. P-RÜCK-Sprecher Stephen Kemper geht davon aus, dass sich die bisherigen Kosten der Klärschlammentsorgung durch Monoverbrennung und Phosphorrückgewinnung vervierfachen werden. Als Unsicherheitsfaktor sieht er die Erlöse durch den Verkauf von Recycling-Phosphor, die mit in die Gesamtrechnung einfließen. „Dafür gibt es bislang keinen Markt“, sagt Kemper. Fest steht, dass mögliche Mehrkosten für die Klärschlammentsorgung von den Kommunen auf die Abwassergebühren umgelegt werden.
Welche Zukunft hat die Klärschlammverbrennung?
Die Klärschlammverbrennung mit anschließendem Recycling von Phosphor ist ein wichtiger Baustein für eine nachhaltige und ressourcenschonende Wirtschaftsweise. Deshalb ist der Ausbau einer geeigneten Infrastruktur besonders wichtig.
Rolle in der Kreislaufwirtschaft
Die Klärschlammverbrennung stärkt die Kreislaufwirtschaft. Wichtige Rohstoffe gehen nicht verloren, sondern bleiben dem Wertstoffkreislauf erhalten. Der für die Landwirtschaft wichtige Phosphor spielt dabei eine entscheidende Rolle, da in Deutschland natürliche Lagerstätten kaum vorhanden sind. Kläranlagen werden damit zu einer Form des „Urban Mining“ – sie erschließen Rohstoffe aus bereits genutzten Stoffströmen und verringern die Abhängigkeit von Primärrohstoffen. Nach Angaben des Umweltbundesamtes ließe sich so ein relevanter Teil des deutschen Phosphorbedarfs für die Düngemittelproduktion decken.
Technologische Entwicklungen
Die technische Entwicklung konzentriert sich auf Monoverbrennungsanlagen und spezielle Verfahren zur Phosphorrückgewinnung. Ab 2029 sind viele Kläranlagen gesetzlich verpflichtet Phosphor zu recyceln, deshalb entstehen bundesweit neue Kapazitäten. Zugleich geht die Forschung an Verfahren und Methoden weiter, mit denen sich Rohstoffe aus Klärschlamm zurückgewinnen lassen.
Mittlerweile haben Pilotanlagen ihren Betrieb gestartet, um Phosphor aus Klärschlammasche zu recyceln. Forschung und Entwicklung laufen zwar auf Hochtouren. „Noch gibt es aber keine Anlage, die im Regelbetrieb große Mengen verarbeiten kann“, sagt P-Rück-Sprecher Stephen Kemper. Die Zeit drängt, denn der Bau einer Anlage zur Wiedergewinnung von Phosphor kann mit Planung, Genehmigung und Bau mehrere Jahre dauern. Ab 2029 greift bereits die Recycling-Pflicht für größere Kommunen. Falls es bis dahin nicht ausreichend Kapazität gibt, müssten große Mengen von Asche aus der Monoverbrennung womöglich auf Deponien gelagert werden.
Fazit
Die Betreiber von Klärwerken stehen vor großen Herausforderungen, da sie neue Wege für die Entsorgung von Klärschlamm finden müssen. Die Zukunft liegt nach heutigem Stand in der Monoverbrennung. Die Anlagen verbinden Entsorgungssicherheit mit Rohstoffrecycling. Sie ermöglichen die gesetzlich geforderte Phosphorrückgewinnung und gelten deshalb als Schlüsseltechnologie für die Klärschlammverwertung der Zukunft.
Häufige Fragen
Klärschlamm enthält neben wertvollen Nährstoffen auch Gifte, Mikroplastik und Krankheitserreger. Die Verbrennung zerstört viele dieser Substanzen, vermindert das Volumen deutlich und ermöglicht eine sichere Entsorgung.
Bei der Monoverbrennung wird ausschließlich Klärschlamm verbrannt. Dadurch bleibt der enthaltene Phosphor in der Asche erhalten und kann zurückgewonnen werden. Bei der Mitverbrennung wird Klärschlamm zusammen mit anderen Stoffen verbrannt, was eine Phosphorrückgewinnung in der Regel unmöglich macht.
Die Klärschlammverbrennung verursacht Emissionen und benötigt Energie. Gleichzeitig beseitigt sie Schadstoffe, reduziert Abfallmengen und ermöglicht die Rückgewinnung von Phosphor. Moderne Anlagen wie die der EnBW in Walheim haben leistungsfähige Abgasreinigungssysteme.
Phosphor ist ein wichtiger Rohstoff für Düngemittel und muss in Deutschland fast vollständig importiert werden. Die Monoverbrennung macht es möglich, Phosphor aus der Klärschlammasche zurückzugewinnen und in den Stoffkreislauf zurückzuführen.
Nein, eine Verbrennung ist nicht vorgeschrieben. Die Klärschlammverordnung verpflichtet jedoch größere Kläranlagen zur Phosphorrückgewinnung. Da dies derzeit vor allem über die Monoverbrennung möglich ist, gewinnt dieses Verfahren an Bedeutung.