Eine Pilotanlage im Klärwerk Steinhäule in Neu-Ulm soll Ammonium aus Abwasser entfernen und den enthaltenen Stickstoff zurückgewinnen. Das Verfahren haben Forschende des Instituts für Chemieingenieurwesen der Universität Ulm gemeinsam mit dem Zweckverband Klärwerk Steinhäule (ZVK) entwickelt. Seit Mai 2026 wird die Anlage unter Praxisbedingungen getestet.
Ammonium aus Abwasser für die weitere Nutzung zurückgewinnen
Hintergrund des Projekts sind steigende Anforderungen an die Entfernung von Stickstoff und Phosphor aus kommunalen Abwässern. Nach Angaben der Projektpartner verpflichtet die neue EU-Kommunalabwasserrichtlinie die Kommunen ab August 2027 dazu, in ihren Kläranlagen deutlich mehr Stickstoff und Phosphor zu entfernen als bislang.
Ein Teil des Stickstoffs liegt im Abwasser als Ammonium vor. Zu hohe Einträge von Stickstoff und Phosphor können zur Eutrophierung von Gewässern beitragen. Ammonium ist zudem für Fische giftig. Die Projektgruppe unter Leitung von Professor Thomas Grützner verfolgt deshalb einen Ansatz, der die Entfernung des Stickstoffs mit seiner Rückgewinnung verbindet.
„Der ZVK hat großes Interesse am Einsatz zukunftsfähiger Technologien in allen Bereichen des Klärwerks, insbesondere an solchen, die auf Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft abzielen“, sagt Jonathan Fuchs, Abteilungsleiter Betrieb und Labor beim Zweckverband Klärwerk Steinhäule über die Kooperation mit der Uni Ulm.
Die Testanlage im Neu-Ulmer Klärwerk Steinhäule entfernt Ammoniak aus Klärschlamm. Dafür wird Wasserdampf in den Sumpf einer Stripping-Kolonne geleitet. (Christine Liebhardt / Uni Ulm)
Dampfstrippung trennt Ammoniak vom Zentratwasser
Technische Grundlage der Pilotanlage ist die Dampfstrippung. Bei diesem thermischen Trennverfahren nimmt Wasserdampf eine leicht flüchtige Komponente aus einer Flüssigkeit auf. Die Anlage behandelt sogenanntes Zentratwasser, das bei der Klärschlammentwässerung entsteht und stark mit Ammonium belastet ist.
Das Zentrat aus dem Faulschlamm wird in einer Kolonne im Gegenstrom zum aufsteigenden Dampf geführt. Dabei erwärmt der Wasserdampf das Zentrat auf Siedebedingungen. Das ursprünglich gebundene Ammonium geht als Ammoniak in die Gasphase über und wird mit dem Dampf nach oben aus der Anlage transportiert.
Am unteren Ende der Kolonne verlässt das gereinigte Zentrat die Anlage. Es enthält nur noch geringe Mengen Ammonium, die anschließend im biologischen Klärprozess entfernt werden. Den oben austretenden Dampf mit dem enthaltenen Ammoniak kondensiert die Anlage.
Kondensat wird zu Ammoniakwasser aufkonzentriert
Ein Teil des Kondensats gelangt zurück in die Kolonne. Dadurch lässt sich der Ammoniumgehalt im Kondensat erhöhen. Der übrige Anteil kann bei Bedarf in einem zusätzlichen Verfahrensschritt weiter aufkonzentriert werden. Als Produkt entsteht konzentriertes Ammoniakwasser.
Für diesen Stoff sehen die Forschenden weitere Anwendungsmöglichkeiten.
„Ammoniakwasser kann zum Beispiel eingesetzt werden, um CO2 aus industriellen Abgasen zu entfernen“, erläutert Grützner.
Damit zielt das Verfahren nicht allein auf eine weitergehende Stickstoffelimination in der Abwasserreinigung. Der im Prozesswasser enthaltene Stickstoff soll zugleich als nutzbarer Stoff zurückgewonnen werden.
Pilotbetrieb soll Daten für die Hochskalierung liefern
Die Pilotanlage wurde gemeinsam mit Spezialisten für thermische Trenntechnik der Iludest GmbH entworfen. An den vorausgegangenen Arbeiten der Projektgruppe waren neben Professor Grützner auch Chiara Lukas, Lorraine Arzner und Yannick Waibel beteiligt.
„Wir sind sehr stolz darauf, dass wir unseren kommunalen Partner bei Entwicklung und Bau dieser Pilotanlage unterstützen und so einen deutlichen Mehrwert für unsere Region generieren können“, freut sich Professor Thomas Grützner.
Der mehrmonatige Betrieb im Klärwerk Steinhäule dient nun dazu, das entwickelte Verfahren unter Praxisbedingungen zu testen. Auf dieser Grundlage soll geprüft werden, wie sich der Prozess später in den industriellen Maßstab hochskalieren lässt.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Thomas Grützner
Universität Ulm, Institut für Chemieingenieurwesen
thomas.gruetzner@uni-ulm.de
