Die Chemiker Gabriela Castro Varela und Alexandros Asimakopoulos suchen nach giftigen und nicht regulierten chemischen Substanzen im Klärschlamm, der ein Nebenprodukt der Wasseraufbereitungsanlagen der Gemeinde Trondheim ist.
Varela ist Postdoktorand und Asimakopoulos ist außerordentlicher Professor an der Fakultät für Chemie der NTNU. Ihr Ziel ist es, den Schlamm sicher und nachhaltig wiederzuverwenden.
Die natürlichen Ressourcen der Welt stehen unter immer größerem Druck, umso wichtiger ist es, sie effizienter zu recyceln. Die Wiederverwendung des Abfalls ist jedoch aufgrund der darin enthaltenen gefährlichen Stoffe eine Herausforderung.
Auch das nachhaltige Entwicklungsziel Nr. 12 der Vereinten Nationen betont die Notwendigkeit eines effektiven Umgangs mit Abfällen und Chemikalien.
Herausfordernd, aber viel zu gewinnen
Forscher beobachten das Problem vor allem bei zwei Abfallarten: Klärschlamm und Kunststoffen aus Elektroschrott oder Elektroschrott. Diese beiden Abfallquellen bergen ein enormes Potenzial für die Wiederverwendung von Nährstoffen, grüne Energie und den Ersatz von Rohstoffen.
Die Herausforderung liegt in den Gehalten an gefährlichen Stoffen, von denen viele nicht reguliert sind, in diesen Abfallquellen.
Das SLUDGEFFECT-Projekt zielt darauf ab, giftige Chemikalien aus dem Schlamm zu identifizieren und zu entfernen, damit er auf verschiedene Weise wiederverwendet werden kann, beispielsweise als Düngemittel.
Mikroplastik und chemische Substanzen
Schlamm ist das verbleibende Nebenprodukt, nachdem das Abwasser die Kläranlagen passiert hat. Es enthält Essens- und Trinkspuren, Waschmittel und alles andere, was Haushalte und Industrie über die Kanalisation entsorgen.
Dieser Schlamm enthält alle Arten von Zusatzstoffen – regulierte und nicht regulierte, giftige und ungiftige –, aber welche Art oder wie viel Gift sie enthalten, ist noch relativ unbekannt.
Giftige Substanzen
PFAS, Benzophenone und ähnliche Derivate gehören ebenso zu den Schlamminhaltsstoffen wie giftige Metalle und Mikroplastik.
„Was wir wissen, ist, dass ein Großteil des Klärschlamms zusätzlich zu den chemischen Substanzen, die für uns extrem schädlich sein können, wenn sie im Boden landen, Mikroplastik enthält. Und wir tappen im Dunkeln darüber, was darin enthalten ist“, sagt Asimakopoulos .
Varela ist der Experte für Analysen. Sie erhält Schlammproben von allen am Projekt beteiligten Kläranlagen. Diese Proben werden analysiert, um festzustellen, welche Substanzen sie enthalten, mit Schwerpunkt auf nicht regulierten toxischen Zusatzstoffen oder solchen, die wir nicht kennen.
Die in den Verbraucherinformationen aufgeführten Chemikalien entsprechen aus verschiedenen Gründen nicht immer ihrem tatsächlichen Gehalt.
Extrem wichtig zu wissen
Sobald die toxischen Verbindungen identifiziert sind, müssen die Forscher einen Weg finden, sie zu entfernen. Eine Lösung, die untersucht wird, ist die Verwendung von Pyrolyse zur thermischen Behandlung des Schlamms. Die Pyrolyse ist eine Verbrennungstechnik, die bei 700 °C bis 900 °C unter sauerstofffreien Bedingungen verbrennt. Dies ist das gleiche Verfahren wie bei der Kohleherstellung, und der Restmüll ergibt ebenfalls kleine Klumpen, die kohlensäurehaltige Bioabfälle enthalten.
Varela erklärt: „Wir analysieren die resultierende Materie in einem Massenspektrometer, damit wir sehen können, wie viel der giftigen chemischen Substanzen verschwunden oder nicht verschwunden ist. Manchmal macht die Pyrolyse eine giftige Substanz sogar noch schädlicher für die Umwelt, was passieren kann wenn wir nicht wissen, um welche Stoffe es sich dabei handelt. Das festzustellen ist extrem wichtig, bevor der Klärschlamm wieder in natürliche Systeme eingebracht wird.“
Die Erde braucht Nachschub
In Deutschland und Europa werden die meisten Schlämme aus Kläranlagen behandelt und verbrannt. Aber reiner Klärschlamm, der sterilisiert wurde, ist voller Nährstoffe, die für die Landwirtschaft benötigt werden.
„Um den Schlamm zu verwenden, müssen wir sicher sein, dass er frei von gefährlichen chemischen Substanzen ist“, sagt Hans Peter Arp, technischer Experte vom Norwegischen Geotechnischen Institut (NGI) und NTNU, der das Projekt leitet.
„Wir wollen sehen, was wir mit Pyrolyse und Quellenkontrolle in Norwegen erreichen können, denn die Wiederverwendung ist wichtig für die Nachhaltigkeit und gut für den Boden“, sagt Arp. „Deshalb ist es wichtig herauszufinden, was möglich ist und wie wir es finanziell rentabel und nachhaltig machen können.“