Vom Schlamm zu Biokunststoffen

Was wäre, wenn Schlamm die Grundlage für nachhaltige Biokunststoffe bilden könnte?

Genau diese Frage steht hinter PHA2USE, einer innovativen Zusammenarbeit, bei der niederländische Wasserverbände, Technologiepartner und die Industrie gemeinsam daran arbeiten, neue Werte aus Abwasserströmen zu gewinnen.
Im Rahmen dieses Projekts entwickelte Colubris in enger Zusammenarbeit mit Waterschap Brabantse Delta eine Pilotanlage zur Schlammversäuerung. Die Pilotanlage läuft derzeit in der Kläranlage Nieuwveer in Breda und konzentriert sich auf die Umwandlung von Schlamm in Fettsäuren – ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Herstellung von PHA-Biopolymeren.

Für Bart Joosse, Senior-Wasserkreislauf-Technologe bei Waterschap Brabantse Delta, bedeutet das Projekt weit mehr als technologische Innovation. Es geht darum, eine zirkuläre Zukunft für die Abwasserreinigung zu schaffen.

Vom Schlamm zu wertvollen Rohstoffen
„Alles, was Menschen in die Toilette spülen oder in die Kanalisation einleiten, gelangt letztlich in den Schlamm“, erklärt Joosse. „Ein Teil wird während der Reinigung abgebaut, aber ein erheblicher Anteil des organischen Materials bleibt zurück. Was wir hier tun, ist, diesen Schlamm in Fettsäuren umzuwandeln. Aus diesen Fettsäuren können anschließend PHAs hergestellt werden, ein biologisch abbaubares Biopolymer.“
Das Konzept baut auf jahrelanger Vorarbeit auf. In früheren Phasen des PHA2USE-Projekts lag der Schwerpunkt auf der Umwandlung von Fettsäuren in PHA, unter anderem in einer Versuchsanlage in Dordrecht. Dort wurden verschiedene Reststoffströme getestet, darunter Schlamm und industrielle Restströme.
„Den Schritt von Fettsäuren zu PHA verstehen wir inzwischen ziemlich gut“, sagt Joosse. „Die Herausforderung besteht jetzt darin, den vorhergehenden Schritt zu optimieren: Fettsäuren effizient aus Schlamm zu gewinnen.“

„Wenn Biokunststoffe wie PHA einen Teil der konventionellen Kunststoffe ersetzen, können wir auch die Menge an Mikroplastik in der Umwelt verringern.“
Bart Joosse | Waterschap Brabantse Delta

Vom Laborversuch zur Praxis im großen Maßstab
Laut Joosse zeigten frühere Labortests, dass die Fettsäureausbeuten je nach Schlammart und Kläranlage stark variieren. Daher waren langfristige Tests im Pilotmaßstab unerlässlich. „Man kann keine Anlage im Wert von mehreren Millionen Euro auf die Ergebnisse eines Ein-Liter-Labortests stützen“, erklärt er. „Deshalb konzentriert sich dieses Projekt auf Tests in größerem Maßstab und über einen längeren Zeitraum. Wir wollen Einblicke in den Einfluss von Jahreszeiten, Niederschlägen, Schlammbeschaffenheit und Betriebsbedingungen gewinnen.“

Um diese nächste Phase zu ermöglichen, nutzte Colubris zwei bestehende Faulungsreaktoren mit einem Volumen von jeweils 3,5 m³, die zuvor in einem Pilotprojekt zur thermischen Hydrolyse eingesetzt wurden. Durch die Optimierung der Anlage und ihre Anpassung an die Schlammversäuerung konnte die Pilotanlage effizient realisiert werden – vollständig im Einklang mit den zirkulären Ambitionen des Projekts.
Die Pilotanlage wird nun sechs Monate in Breda betrieben, bevor sie in die Kläranlage in Eindhoven verlegt wird. Dort werden die produzierten Fettsäuren als Rohstoff für die PHA-Herstellung eingesetzt.
 

Eine zirkuläre Alternative zu fossilbasierten Kunststoffen
Für die Wasserverbände geht es bei dem Projekt nicht nur um Innovation, sondern auch um Nachhaltigkeit und Rohstoffrückgewinnung.
„Derzeit vergären wir Schlamm hauptsächlich, um Biogas zu erzeugen“, sagt Joosse. „Das ist wertvoll, weil dadurch nachhaltige Energie und Wärme entstehen. Hier in Breda versorgen wir Hunderte von Wohnungen mit Wärme. Die Umwandlung von Schlamm in Biopolymere liefert jedoch ein wesentlich höherwertiges Produkt und trägt gleichzeitig zur Kreislaufwirtschaft bei.“

Der ökologische Nutzen geht noch weiter: Im Gegensatz zu herkömmlichen fossilbasierten Kunststoffen ist PHA vollständig biologisch abbaubar und trägt nicht zur Mikroplastikverschmutzung bei. „Das ist einer der wichtigsten Gründe, warum wir in dieser Technologie so viel Wert sehen“, erklärt Joosse.

Zusammenarbeit auf Basis von Flexibilität und kurzen Kommunikationswegen
Für Colubris passt die Pilotanlage perfekt zu dem wachsenden Fokus auf innovative Technologien für die Abwasser- und Schlammbehandlung in kommunalen Anwendungen. Während des gesamten Projektes hat sich die enge Zusammenarbeit aller Partner erneut als entscheidend erwiesen. „Bei Pilotanlagen stößt man immer auf Herausforderungen“, sagt Joosse. „Man hat mit Leckagen, Verstopfungen oder betrieblichen Anpassungen zu tun – das gehört dazu. Entscheidend ist, wie man diese Herausforderungen gemeinsam löst.“

Diese gemeinsame Arbeitsweise hat zu einer starken Zusammenarbeit zwischen dem Projektteam, den Anlagenbedienern und den Ingenieuren von Colubris geführt.
 

„Die Zusammenarbeit mit Colubris ist dank der kurzen Kommunikationswege und der Bereitschaft, sehr praxisnah mitzudenken, äußerst angenehm.“
 Bart Joosse | Waterschap Brabantse Delta

Ausblick
Das kommende Jahr wird entscheidend sein, um das zukünftige Potenzial der Technologie zu bestimmen. Die Ergebnisse der Pilotprojekte in Breda und Eindhoven bilden die Grundlage für die Bewertung, ob eine großtechnische Umsetzung technisch und wirtschaftlich machbar ist.
„Die wichtigste Frage ist, wie viele Fettsäuren wir kontinuierlich aus dem Schlamm produzieren können“, erklärt Joosse. „Davon hängt schlussendlich ab, ob wir für größere Anlagen in Zukunft einen überzeugenden Business Case entwickeln können.“
Auch über die PHA-Produktion hinaus können die erzeugten Fettsäuren zusätzliche Chancen in der Abwasserreinigung bieten, beispielsweise zur Unterstützung von Stickstoffentfernungsprozessen.
Für Colubris zeigt dieses Projekt, wie technologische Innovation, zirkuläres Denken und starke Partnerschaften in praktischen Lösungen für die Zukunft der Abwasserreinigung zusammenkommen.

Über Waterschap Brabantse Delta
Waterschap Brabantse Delta ist für Wasserqualität, Abwasserreinigung und Wasserwirtschaft im westlichen Teil der niederländischen Provinz Nordbrabant verantwortlich. Die Organisation investiert aktiv in zirkuläre und nachhaltige Technologien, die darauf ausgerichtet sind, wertvolle Rohstoffe aus Abwasserströmen zurückzugewinnen und die Umweltbelastung zu verringern.