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Veröffentlichung Evaluierung verfügbarer Kapazitäten thermischer Klärschlammbehandlung sowie zur Phosphorrückgewinnung(Umweltbundesamt, 2025)Im Zuge des Forschungsvorhabens wurde die Datenbasis zu installierten Anlagen der thermischen Klärschlammbehandlung und Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm bzw. dessen Verbrennungsasche aktualisiert. Es wurden die in Entwicklung befindlichen Phosphorrückgewinnungsverfahren hinsichtlich ihres technologischen Reifegrades bewertet und abgeschätzt, inwieweit bis zum Auslaufen der Übergangsfrist der novellierten Klärschlammverordnung in 2029 der Bedarf an Kapazitäten zur thermischen Klärschlammbehandlung sowie zur Phosphorrückgewinnung gedeckt sein wird.Veröffentlichung Entwicklung eines Laborprüfverfahrens zum Rückhalt von partikulären Stoffen in dezentralen Niederschlagsbehandlungsanlagen bei Einleitung in Oberflächengewässer(Umweltbundesamt, 2024)Im Vorhaben wurde ein Vorschlag für ein robustes Laborprüfverfahren zur Beurteilung des Wirkungsgrads von Anlagen zur Niederschlagswasserbehandlung vor Einleitung in Oberflächengewässer entwickelt. Ein solches Prüfverfahren gibt es bisher nicht.Gesetzliche Anforderungen, sowie die Wirksamkeit von Behandlungsanlagen können durch zugelassene Verfahren überprüft werden. Der Einsatz hoch wirksamer Anlagen zur Niederschlagswasserbehandlung dient direkt dem Schutz und der Entlastung der Oberflächengewässer.Die Anlagenwirksamkeit wird geprüft am Rückhalt partikulärer Stoffe. Eine Reihe an offenen Fragestellungen u. a. zu den Prüfmaterialien waren zu bearbeiten und ein Prüfkonzept zu erstellen.Veröffentlichung Bestimmung der biogenen Kohlenstoffgehalte von Klärschlamm und Faulgas und Untersuchung von Abhängigkeiten zu Kläranlagen-Basisdaten, Abwasserwerten und Klärschlammzusammensetzung(Umweltbundesamt, 2022) Lorenz, Gesine D.; Voerkelius, Susanne; Huxol, Stephan; Hydroisotop GmbH (Schweitenkirchen); Deutschland. Umweltbundesamt; Garvens, Hans-JürgenDie Studie untersucht anhand einer begrenzten Anzahl an Proben von Klärschlamm (20) und Faulgas (14) aus kommunalen Kläranlagen die Verteilung von biogenem und fossilem Kohlenstoff und mögliche Abhängigkeiten von Basisdaten der Kläranlagen. Die Bestimmung des biogenen Kohlenstoffanteils der Klärschlämme und Faulgase erfolgt nach Verbrennung zu CO2 über die Bestimmung der Kohlenstoff-14(14C)-Gehalte mit Flüssigszintillationsspektrometrie. Bei den Faulgasen wurde bereits vorhandenes CO2 mit in die Messung einbezogen, da auch dieses aus dem Abbau der organischen Fracht der Abwässer stammt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass Klärschlämme aus kommunalen Anlagen mit untergeordneten gewerblichen Abwässern (<45 %, berechnet als mittlere Auslastung der Einwohnerwerte abzüglich der angeschlossenen Einwohnerzahl) ca. 80 % biogene Kohlenstoffanteile und Faulgase ca. 85 % biogene Kohlenstoffanteile aufweisen. Der fossile Kohlenstoff ist hierbei wahrscheinlich auf schwer abbau-bare synthetische Produkte bzw. fossile Rohstoffe zurückzuführen. Kommunale Abwässer mit hohem gewerblichen Anteil (>/= 45 %) können wesentlich geringere Anteile an biogenem Kohlenstoff aufweisen. Bestimmt wurden Anteile von ca. 28 bis 71 % im Klärschlamm und ca. 11 bis 88 % im Faulgas. Numerische Abhängigkeiten zwischen Parametern des Abwassers, der Klärschlämme, der Kanalisation, oder der Größe und Verfahren der Kläranlagen und dem Anteil an biogenem Kohlenstoff konnten nicht identifiziert werden. Charakterisierungen der Klärschlämme eines Klärwerks für den biogenen Kohlenstoffanteil anhand vorhandener Daten der Kläranlagen sind nur als grobe Unterteilung hinsichtlich starker Indirekteinleitungen (>7= 45 %) insbesondere aus Industrien der Gebiete Chemie, fossile Energieträger u.Ä. sowie untergeordneter Indirekteinleitungen der genannten Industrien möglich. Initiierung und Auftrag der Studie erfolgte durch das Umweltbundesamt Berlin (Deutsche Emissionshandelsstelle). Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Biogenic and fossil carbon in sewage sludge and digester gas determined by isotope investigation(Umweltbundesamt, 2022) Lorenz, Gesine D.; Voerkelius, Susanne; Huxol, Stephan; Garvens, Hans-Jürgen; Deutschland. UmweltbundesamtSewage sludge and digester gas are used as fuels in various installations including those participating in the European Emissions Trading System (ETS). Monitoring of the emissions from such fuels shall include all carbon dioxide from fossil sources. We analysed the distribution of biogenic and fossil carbon and potential dependencies from available data on the wastewater input characterisation based on a number of samples of sewage sludge (20) and digester gas (14) from a wide variety of municipal wastewater treatment plants (WWTPs) in Germany. The biogenic carbon content of the sewage sludge and digester gas samples were determined by analysing the carbon-14 (14C) content using a liquid scintillation counter (LSC) after combustion to CO2. CO2 already present in the digester gas samples was included in the analysis as this CO2 also originates from the degradation of the contents of sewage. Based on the results, we suggest the input to municipal WWTPs should be characterised by the share of sewage from industry compared to total water input expressed as inhabitants equivalent. The results of the study show that if the share of sewage from industry is below 45%, sewage sludge contains about 76% biogenic carbon while the respective digester gas contains about 83% biogenic carbon. The sewage from municipal WWTPs with higher percentages of industrial wastewater (>/= 45 %) can show significantly smaller proportions of biogenic carbon. Biogenic carbon content of about 28% to 71% were determined in sewage sludge from such wastewater plants, while the respective digester gas contained about 11% to 88% biogenic carbon. The origin of the respective carbon content was not investigated. Sources like cleaning agents and detergents and other persistent synthetic substances among others, were considered as contributors to the fossil carbon in the sewage. Wastewater from industries processing chemicals etc. and fossil fuels in particular, are responsible for higher proportions of fossil carbon in the sewage sludge and digester gas. Wastewater from food processing, paper, gastronomy and the hotel sector all show the same proportion of biogenic carbon as domestic sewage. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Abschätzung zusätzlich aus Abwasser und Klärschlämmen kommunaler und gewerblicher Herkunft extrahierbarer Wertstoffe(Umweltbundesamt, 2022) Sichler, Theresa; Adam, Christian; Ehm, Jan-Hendrik; Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung; RWTH Aachen. Institut für Siedlungswasserwirtschaft; Deutschland. Umweltbundesamt; Roskosch, AndreaDieses Vorhaben beschäftigt sich mit Umsetzungsfragen der 2017 novellierten Klärschlammver ordnung und stellt eine Folgenabschätzung der verschärften Regelungen zur bodenbezogenen Klärschlammverwertung (Dünge- und Abfallrecht) für Nährstoffpotenziale in Klärschlamm und Abwasser vor. Nach Berechnungen aus dem Vorhaben auf Basis detaillierter Einblicke in die Rohdaten der Klärschlammberichte (Qualität und Mengen bodenbezogen verwerteter Klär schlämme) für das Jahr 2016, sind in kommunalen Klärschlämmen rund 54 Mio. kg Phosphor enthalten; dies entspricht rund 57 % des mittleren jährlichen Mineraldüngerabsatzes. Die Frach ten weiterer Nährstoffe wie Stickstoff, Magnesium und Kalium liegen hingegen im Vergleich zum Mineraldüngerabsatz nur im einstelligen Prozentbereich. Damit fallen potenzielle Verluste durch abnehmende bodenbezogene Verwertung im Vergleich zum Anstieg der nach AbfKlärV ab 2029 verpflichtenden Phosphorrückgewinnung (Steigerung um mehr als 240 %) kaum ins Ge wicht. Von der Rückgewinnungspflicht sind Abwasserbehandlungsanlagen ausgenommen, deren Klärschlamm weniger als 20 g P/kg Trockenmasse enthält. Um den Vollzug dieser Regelung zu klären, wurden im Vorhaben die monatlichen Schwankungen des Phosphorgehalts im Klär schlamm von 9 Abwasserbehandlungsanlagen untersucht. Auf Basis der vorliegenden Ergeb nisse wird über ein Jahr eine monatliche Beprobung und Bestimmung empfohlen mit Gültigkeit des 75. Perzentils: Wenn 75 % der Phosphorgehalte unterhalb von 20 g P/kg Trockenmasse lie gen, ist die Unterschreitung der Grenze rechtssicher. In einem Ringversuch an einem Klär schlamm und Eigenuntersuchungen an 15 Klärschlämmen wurden zudem die nach AbfKlärV gleichwertigen Aufschluss- und Messverfahren untersucht. Für die Bestimmung von Phosphor in Klärschlamm wird daraus folgend der Königswasseraufschluss in der Mikrowelle mit Bestim mung an der ICP-OES empfohlen Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Überprüfung des nationalen Standes der Technik (SdT): Teilvorhaben 3: Untersuchungen zu Emissionen und Energieaufwand bei der Trocknung und Kompostierung von Klärschlamm zur Optimierung einer weiteren umweltverträglichen Verwertung(Umweltbundesamt, 2023) Zettl, Elisabeth; Kühnl, Magrit; Aigner, Joachim Felix; Ramboll Deutschland GmbH; Deutschland. Umweltbundesamt; Heidecke, PatricIm Zuge dieses Forschungsvorhabens wurde die Datenbasis für den Anlagenbestand zur Trocknung und Kompostierung von kommunalen Klärschlämmen aktualisiert sowie die künftige Relevanz der Klärschlammtrocknung unter Berücksichtigung der novellierten Verordnung zur Neuordnung der Klärschlammverwertung (AbfKlärV) abgeschätzt. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Auswirkungen der vermehrten Klärschlammtrocknung bezüglich Emissionen und Ressourcenverbrauch zu analysieren und vorhandene Optimierungspotentiale für die Klärschlammtrocknung aufzuzeigen. Zur Aktualisierung des Anlagenbestands wurde eine Internetrecherche, Befragungen von Anlagenherstellern, Verbänden und weiteren Expert*innen sowie eine Umfrage bei Anlagenbetreibern durchgeführt. Aus dem somit gewonnenen und aufgearbeiteten Datenpool wurden acht Behandlungsanlagen (sechs repräsentative Klärschlammtrocknungsanlagen und zwei repräsentative Klärschlammkompostierungsanlagen) ausgewählt, messtechnisch begleitet und hinsichtlich der Emissionen und Ressourcenverbräuche untersucht. Die Abschätzung des zukünftigen Kapazitätsbedarfs für Klärschlammtrocknungsanlagen erfolgte für das Jahr 2029. Auf Basis der Analyse kann geschlussfolgert werden, dass die im Jahr 2029 benötigte Trocknungskapazität vollumfänglich zur Verfügung steht und dass der Energiebedarf und die CO2-Emissionen der Klärschlammtrocknung auf Basis der getroffenen Annahmen im Jahr 2029 geringer ausfallen als im Jahr 2019. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass eine pauschale Übertragbarkeit von "Best Practices" und einzelner Erkenntnisse auf alle Trocknungsanlagen gleichen Typs in Frage gestellt werden muss. Da unterschiedliche Faktoren, wie bspw. die Schlammqualität berücksichtigt werden müssen, wird bei der ökologischen Bewertung der Optimierungspotentiale ein möglichst ganzheitlicher Ansatz angeraten. Basierend auf den aus dem Projekt gewonnen Erkenntnissen wurden Handlungsempfehlungen erarbeitet. Quelle: Forschungsbericht