P-TRAP: Ein Forschungsprojekt zum Recycling von Phosphor aus Oberflächengewässern

Im boden:ständig-Projekt Weißenstadt arbeiten Forschung, boden:ständig, Landwirte und Stadt eng zusammen, um Phosphor aus Drainagen zurückzugewinnen. So sollen Verfahren entwickelt werden, um die Phosphoreinträge in den Weißenstädter See reduziert werden (Abb.1).
Die Phosphatgehalte in etwa zwei Dritteln der Deutschen Gewässer sind zu hoch. Die Folge sind wiederkehrende zum Teil toxische Algenblüten und im Anschluss eine Sauerstoffzehrung. Diese Probleme treten auch im Weißenstädter See auf (siehe Abb. 2).
Das Mineral Phosphor erfüllt vielfältige essenzielle Aufgaben bei allen Lebewesen und ist unersetzlich. Eine durchschnittliche Weizenernte von acht Tonnen pro Hektar beispielsweise entzieht dem Boden 37 Kilogramm Phosphor. Diese Nährstoffe muss der Landwirt dem Boden durch Düngemittel wieder zuführen. Die Landwirtschaft setzt nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) weltweit über 40 Millionen Tonnen Phosphat als mineralische Düngemittel ein. Damit ist dieser Rohstoff weltweit neben Stickstoff der wichtigste Nährstoff, um Ernteerträge zu sichern. Das macht ihn als Ressource begehrt und so kostbar.
Das EU-Forschungs-Projekt „P-TRAP“ will neue Methoden und Ansätze entwickeln, um Phosphor aus Gewässern zurückzugewinnen und damit drei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Gewässerschutz, Ressourcenrückgewinnung und den Aufbau einer Kreislaufwirtschaft.
Das Projekt nutzt dafür ein bereits vorhandenes Drainagesystem. Prof. Dr. Stefan Peiffer von der Universität Bayreuth erläutert, dass bei diesem Ansatz das Problem nicht erst in den Kläranlagen oder einem Gewässer, sondern bereits bei den sog. diffusen Quellen angegangen wird.
Drainagen sollen Pflanzen vor schädlicher Bodennässe schützen bzw. einen Standort bewirtschaftbar machen, indem sie den Wasserüberschuss des Bodens an einen Vorfluter, weiterleiten. Häufig enthalten die Drainagewässer jedoch gelöste Phosphorverbindungen.
Ein Ziel des Forschungsprojektes ist es unter anderem, konkrete technische Lösungsansätze zu entwickeln. Für Drainagenausläufe soll daher ein Filtersystem entwickelt werden, das aus einem speziellen Eisenmineral besteht, da Eisen Phosphor binden kann. Die adsorbierten Eisen-Phosphor-Verbindungen sollen anschließend wieder herausgelöst und in marktfähige Düngemittel umgewandelt werden.
Mitten im boden:ständig Projektgebiet Weißenstädter See befindet sich an der Eger ein „idealer“ Drainageauslauf über einen Graben, der durch hohe Gehalte an Eisenschlamm auffällt. Messungen haben ergeben, dass auch hohe Mengen an Phosphaten ausgetragen werden, die über die Eger in den Weißenstädter See gelangen können (Abb.3).
Die Universität Bayreuth untersucht das hier eingeleitete Drainagesystem im Rahmen des Forschungsprojektes P-TRAP eingehend, um die Prozesse der Phosphorfreisetzung im Boden und Grundwasser besser zu verstehen. Das GEOS Institut aus Freiberg entwickelt in diesem Zusammenhang einen Prototyp für eine Phosphorrückgewinnung. Auch die Stadt Weißenstadt und die Landwirte haben ihren Beitrag zu diesem Forschungsprojekt geleistet, indem sie den Bau von Grundwasserpegel auf der Fläche ermöglicht haben. Zur Optimierung soll nun noch der Absetzbereich für den Eisen-Phosphat-Schlamm vergrößert und gegen Austrag durch Hochwasser der nahen Eger gesichert werden.