Die thermische Klärschlammentsorgung hat in Deutschland sowie anderen Ländern zunehmend an Bedeutung gewonnen. Aktuelle Statistiken belegen, dass bereits mehr als fünfzig Prozent des in Deutschland anfallenden Klärschlammes thermisch verwertet werden. Nicht zuletzt wegen steigender Entsorgungs- und Transportkosten, dem Verlangen nach Ressourcenschonung bzw. der Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche, gewinnt diese Entsorgungsform immer mehr an Stellenwert.

Die thermische Entsorgung von Klärschlamm gewinnt angesichts der folgenden Tatsachen zunehmend an Bedeutung:

Aufgrund der Kontaminierung mit Schwermetallen und pharmazeutischen Reststoffen, die das Grundwasser verschmutzen können, ist die Entsorgung von Schlamm auf landwirtschaftlichen Feldern nicht mehr uneingeschränkt zulässig. Die Entsorgung ist von verschiedenen Faktoren abhängig, die weder beeinflussbar noch steuerbar sind.

Die traditionellen Entsorgungswege (Kompostierung, Mitverbrennung oder Landschaftskultivierung) sind mit wachsenden Kosten verbunden.

Der Schlamm muss im regionalen Einzugsgebiet beseitigt werden, wo er anfällt; nur so kann eine Umweltbelastung durch unnötige Transporte vermieden werden.

Die Mitverbrennung von Klärschlämmen erfolgt vor allem in Kohlekraftwerken (Stein- und Braunkohle), Abfallverbrennungsanlagen und Zementwerken. 2016 wurden insgesamt knapp 570.000 t TM mitverbrannt, wovon die Kohlekraftwerke mit etwa 401.000 t TM den Hauptteil aufnahmen. Zur Mitverbrennung in Zementwerken wurden etwa 125.000 t TM kommunaler Klärschlamm genutzt, in Hausmüllverbrennungsanlagen kamen etwa 42.000 t TM zum Einsatz.

Die Klärschlammentsorgung durch die Zementindustrie bietet neben der Nutzung des energetischen Potenzials auch den Vorteil der Rohstoffsubstitution (Eisenerz bzw. Sand) durch die Klärschlammmineralik. Zu berücksichtigen ist dabei allerdings, dass ein zu hoher P-Anteil die Produktqualität des Zementes beeinträchtigen kann. Die Zementproduktion ist ein sehr energieintensiver Prozess, weswegen vorrangig vollgetrocknete Klärschlämme zum Einsatz kommen, die z. T. am Produktionsstandort selbst durch Abwärmenutzung des Produktionsprozesses getrocknet werden. Die in der Zementproduktion verwerteten Klärschlammmengen haben sich von 2004 (etwa 13.000 t TM) bis heute (rund 125.000 t TM) annähernd verzehnfacht. Die in den Abfallverbrennungsanlagen behandelte Klärschlammmenge lag in den letzten Jahren auf einem nahezu konstanten Niveau und betrug 2016 etwa 42.000 t TM pro Jahr (rund 3 % des Gesamtaufkommens).

Phosphor als Grundkomponente von Düngemitteln ist eine endende Ressource. Es ist daher sinnvoll, dieses Mineral in der Zukunft aus dem Schlamm rückzugewinnen. Eine mögliche Quelle ist die Asche aus Mono-Verbrennungsanlagen.

Die Kombination aus Trocknung und Mono-Verbrennung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus: Es kommt zu einer bedeutenden Reduktion von Masse (auf 1/7 bis 1/8) und Volumen (auf 1/4 bis 1/5) des entwässerten Schlamms bei Trockenrestgehalten von 25 bis 30 %. Dies führt zu einer Senkung der Material-, Lagerungs- und Förderkosten.

Die im Schlamm gespeicherte Energie wird für die weitere Trocknung verwendet. Hierdurch wird ein thermisch unabhängiger Betrieb ermöglicht. Durch die landwirtschaftliche Verwertbarkeit der Asche stellen Trocknung und Verbrennung einen wichtigen Schritt bei der Reduktion von Boden- und Grundwasserverschmutzung dar.

Aus der Mono-Asche kann Phosphor rückgewonnen werden.

Aufgrund beschränkter Kapazitäten wird die Mitverbrennung von Schlamm in der Zukunft nicht weiter ausgebaut werden. Speziell bei der Mitverbrennung in Kohle- und Müllkraftwerken ist keine Rückgewinnung von Phosphor aus der Asche möglich.

Wegen der teilweise hohen Gehalte an Schwermetallen und pharmazeutischen Reststoffen wird die Verwendung von entwässertem Schlamm als Düngemittel zukünftig eingeschränkt werden.

Autarke Entsorgungsprozesse – wie die Kombination aus Trocknung und Mono-Verbrennung – werden gefördert, da die hierbei anfallenden Kosten exakt berechnet werden können.

Da Phosphaterze aus Nordafrika, die derzeit noch als Basismaterial für mineralischen Dünger verwendet werden, mit Uran belastet sind, ist es essenziell, in naher Zukunft wirtschaftlich tragbare Prozesse zur Rückgewinnung von Phosphor zu entwickeln. Größere Städte in Europa haben bereits damit begonnen, Asche aus Mono-Verbrennung auf speziellen Deponien zu lagern, bis geeignete Verfahren zur Phosphorgewinnung verfügbar sind.

Der in Deutschland anfallende kommunale Klärschlamm wird bereits zu gut zwei Dritteln thermisch behandelt, wobei die genutzte Monoverbrennungskapazität etwas mehr als ein Viertel an der Gesamtklärschlammmenge ausmacht. Mit etwa 401.000 t TM pro Jahr bieten Kohlekraftwerke eine vergleichbare thermische Behandlungskapazität. Zur thermischen Behandlung der Klärschlammmengen, die aufgrund der neuen Gesetzeslage künftig nicht mehr bodenbezogen verwertet werden dürfen, bedarf es mittelfristig weiterer Kapazitäten, d. h. zusätzlicher Verbrennungsanlagen. Der Ausbau dieser Kapazitäten findet derzeit bereits statt, allerdings resultiert die Motivation eher in den durch das veränderte Düngerecht gestiegenen Hindernissen der bodenbezogenen Entsorgung. Durch geplante Kraftwerksstilllegungen werden die Mitverbrennungskapazitäten zusätzlich eingeschränkt.

Die P-Rückgewinnung muss in den nächsten Jahren großtechnisch umgesetzt werden. Aufgrund der aktuellen Rechtslage ist zu erwarten, dass Verfahren, die P aus der thermisch vorbehandelten Klärschlammasche zurückgewinnen (in Form von z. B. P-Säure, DCP) oder nutzbar machen (direkte Aufbereitung zu Düngemitteln mit oder ggf. ohne Schwermetallentfrachtung), am ehesten sowohl die Vorgaben der Klärschlammverordnung einhalten als auch aus wirtschaftlicher Sicht rentabel sind. Technologien die kein als Düngemittel oder anderweitig stofflich verwertbares Produkt erzeugen, werden langfristig gesehen, am Markt kaum Chancen haben sich zu etablieren.

Durch die finale Entsorgung der Klärschlämme in einer Verbrennungsanlage sind die Auftraggeber haftungsrechtlich optimal entlastet.

Mit der Klärschlammverbrennung leisten die Auftraggeber einen Beitrag zu Umweltschutz und Ressourcenschonung.

Die Markterkundung ergibt regelmäßig, dass es am besten und am wirtschaftlichsten ist, vorrangig die Klärschlammentsorgung als vorrangig Monoverbrennung zu vergeben.

Hier wird auch geprüft und festgestellt, welche am Markt agierenden Dienstleistungserbringer anforderungsgerecht anbieten können.

Dabei ergibt sich, dass es sich um Anlagenbetreiber oder Dienstleister handelt, die sich bei Anlagenbetreibern Verbrennungskontingente gesichert haben.

Angestrebt wird eine langfristige Auslastung der erstellten oder zu erstellenden Anlageninfrastruktur oder Abruf der bei einem Anlagenbetreiber gesicherten Kontingente.

Aktuell sind 22 Klärschlammverbrennungsanlagen und eine -vergasungsanlage mit einer kumulierten, genehmigten Behandlungskapazität von rund 670.000 t TM/a sowie sieben betriebliche Klärschlammverbrennungsanlagen (Kapazität 210.000 t TM/a) installiert. Die Auslastung der theoretisch verfügbaren Anlagenkapazitäten liegt dabei bei gut 70 % für kommunale Klärschlämme bzw. bei etwa 80 % für industrielle Klärschlämme.