Stoffkreisläufe

Abfälle stecken voller Wertstoffe und Energie. Sie sind die Rohstoffe der Zukunft. Dieses Ressourcenpotenzial gilt es zu nutzen. Saubere Stoffkreisläufe sind eine Voraussetzung, damit die Wertstoffe hochwertig in Produkte zurückgeführt werden können. Ist eine stoffliche Verwertung nicht möglich, müssen Energie und Ressourcen über eine thermische Behandlung möglichst ökologisch, klimaschutzwirksam und kosteneffizient zurückgewonnen werden.

Rolle der Abfallwirtschaft im Konzept der Kreislaufwirtschaft

Das Wirtschaftsmodell der Kreislaufwirtschaft ist ein Ansatz, in dem Ressourcen schonend genutzt und bewirtschaftet werden. Bereits beim Design und bei der Herstellung von Materialien und Gütern ist ein effizienter und dadurch geringerer Einsatz von Rohstoffen und Energie erforderlich. Produkte sollen zudem Solange und so intensiv wie möglich genutzt, geteilt, wiederverwendet, aufgearbeitet, repariert und schliesslich rezykliert werden. So wird eine längere Lebensdauer und Verwendung von Materialien und Gütern erreicht.

Wenn für Produkte keine anderweitigen Verwendungen mehr möglich sind, werden ihre Materialien weitergenutzt oder zu Sekundärrohstoffen verarbeitet und wieder in den Stoffkreislauf eingebracht. Nur was sich nicht mehr zur stofflichen Verwertung eignet, wird energetisch verwertet oder abgelagert.

Wie können markfähige Rohstoffe aus Abfällen im Kreislauf gehalten und damit in die Nutzung zurückgebracht werden? Und wie wird Energie aus Abfällen optimal genutzt, wenn diese nicht stofflich verwertet werden können? Dazu verfolgt der Kanton Zürich verschiedene Ansätze, die in der kantonalen Massnahmenplanung zur Abfall- und Ressourcenwirtschaft abgebildet sind.

Urban Mining

Die optimierte Verwertung von Abfällen schont Rohstoffe, entlastet die Umwelt, hilft Stoffkreisläufe zu schliessen und spart Deponieraum. Das Konzept «Urban Mining» dient dabei als Denkansatz und strategisches Werkzeug. Es geht darum, Rohstoffe in Produkten und Infrastrukturen am Ende ihres Gebrauchs weiter zu nutzen. Denn diese stellen zusammen riesige Material- und Rohstofflager dar.

Im Kanton Zürich wurden in den letzten zehn Jahren in der kreislauforientierten Abfall- und Ressourcenwirtschaft grosse Fortschritte erzielt. Ein wichtiger Ansatz dabei ist das «Urban Mining»:

Wie wir «Urban Mining» verstehen

Güter, Produkte und Infrastrukturen, die wir verwenden, sind riesige Material- und Rohstofflager. Abfälle, die am Ende ihres Gebrauchs anfallen, stecken voller Wertstoffe und Energie. Der Begriff «Urban Mining» steht für die Aufforderung, diese Rohstoffe weiter zu nutzen und damit Abfall, der nicht vermieden werden kann, möglichst umweltschonend zu verwerten. Wiederverwendung und Verwertung (Recycling) sind dann anzustreben, wenn es ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist, Kreisläufe zu schliessen – das heisst, wenn dadurch keine zusätzlichen Umweltbelastungen entstehen und die Kosten wirtschaftlich tragbar sind. Dieses Potenzial kann und muss noch stärker genutzt werden.

Dabei sind drei Punkte zentral:

  • Stoffkreisläufe sind konsequent zu schliessen;
  • Die Verwertung ist verursachergerecht zu finanzieren;
  • Die Energie aus Abfällen ist effizient und klimaschutzwirksam zu nutzen.

Damit Wertstoffe dem Stoffkreislauf gefahrlos und mit wenig Aufwand wieder zugeführt werden können, sollten sie möglichst schadstofffrei und sortenrein sein. Wird dies umgesetzt, werden Ressourcen und Deponieraum gespart.

Urban Mining Potentialbetrachtung

Im Unterschied zu einem natürlichen Rohstoffvorkommen oder Rohstofflager kann die Nutzung des «urbanen Rohstofflagers» nicht jederzeit erfolgen und die Stoffe sind während der Produktnutzung auf viele Teillager verteilt.

Mit der eigens entwickelten Methode der «Urban Mining Potentialbetrachtung» werden Fakten zu den nachfolgenden Stoffen zusammengetragen. Alle Faktenblätter sind gleich aufgebaut und enthalten im achten Abschnitt ein Fazit unter dem Titel «Ressourcenmanagement – das Ganze im Überblick».

Sämtliche wichtigen Aussagen sind in einem stoffspezifischen Literaturverzeichnis referenziert. Die Faktenblätter entstanden in enger Zusammenarbeit mit der Schweizerischen Geotechnischen Kommission (SGTK).

Faktenblätter «Urban Mining»

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Fact sheets (English versions)

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Ausgewählte Stoffflüsse der Abfallwirtschaft im Kanton für das Jahr 2021

Sankey-Diagramm, das die Stoffflüsse der Abfallwirtschaft im Kanton Zürich zeigt. Dargestellt sind Abfallmengen pro Person und Jahr im Jahr 2021
Stoffflüsse schliessen mit Urban Mining: Ausgewählte Abfallmengen pro Person im Jahr 2021 im Kanton Zürich Quelle: AWEL, Abteilung Abfallwirtschaft und Betriebe Bild «Sankey-Diagramm, das die Stoffflüsse der Abfallwirtschaft im Kanton Zürich zeigt. Dargestellt sind Abfallmengen pro Person und Jahr im Jahr 2021» herunterladen

Phosphor-Rückgewinnung aus Klärschlammasche

Phosphor - vom Abfallprodukt zur Schlüsselressource

Phosphor ist für alle Lebewesen essenziell und gehört zu den wichtigsten Nährstoffen in der Landwirtschaft. Klärschlamm enthält neben Phosphor weitere wertvolle Pflanzennährstoffe wie Stickstoff aber auch Schwermetalle, organische Schadstoffe und Krankheitserreger. Mit der Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche lassen sich natürliche Ressourcen schonen und Nährstoffkreisläufe schliessen – ein zentraler Beitrag zur Kreislaufwirtschaft.

Klärschlammentsorgung

In den Schweizer Abwasserreinigungsanlagen fallen jährlich grosse Mengen entwässerten Klärschlamms an. Aufgrund der Schadstoffbelastung ist das Ausbringen auf landwirtschaftliche Böden in der Schweiz seit 2006 verboten. Heute wird Klärschlamm thermisch behandelt in:

  • Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA)
  • Schlammverbrennungsanlagen (SVA)
  • Zementwerken

Im Kanton Zürich wird der gesamte Klärschlamm zunächst dezentral auf den Abwasserreinigungsanlagen (ARAs) entwässert und anschliessend zentral in der Klärschlammverwertungsanlage Werdhölzli thermisch verwertet.

Pflicht zur Rückgewinnung von Phosphor aus dem Klärschlamm

Der Bund hat 2016 mit einer zehnjährigen Übergangsfrist die gesetzliche Pflicht zur Phosphorrückgewinnung ab dem 01.01.2026 eingeführt. Da bis heute aber weder in der Schweiz noch im nahen Ausland eine grosstechnische Anlage realisiert werden konnte, wurde die entsprechende Verordnung Ende 2025 angepasst.

Neu gilt ab 01.01.2028 eine bedarfsorientierte Teilrückgewinnung, die etwas mehr als die Hälfte des im Klärschlamm enthaltenen Phosphors umfasst. Damit diese Vorgaben eingehalten werden können, ist eine schweizweite Koordination erforderlich.

Informationen zu den Aktivitäten auf nationaler Ebene zur Schliessung des Phosphorkreislaufs finden sich unter:

Kantonaler Entsorgungsplan:
Fokus liegt auf der Rückgewinnung des Phosphors aus der Klärschlammasche

Mit dem kantonalen Klärschlammentsorgungsplan von 2011 legte der Regierungsrat fest, dass die Zürcher Klärschlammentsorgung auf ein Verfahren ausgerichtet wird, das Phosphor aus Klärschlammasche zurückgewinnt. Er beschloss den Bau einer zentralen, thermischen Verwertungsanlage am Standort Werdhölzli, welche durch Entsorgung + Recycling Zürich (ERZ) betrieben wird. Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2015 wird der gesamte Klärschlamm aus dem Kanton Zürich in dieser Anlage thermisch verwertet und Phosphor in der Klärschlammasche aufkonzentriert.

Dass sich diese Strategie bewährt hat, zeigen folgende Studien zur Umsetzbarkeit der verschiedenen Verfahren zur Phosphorrückgewinnung aus der Abwasseraufbereitung.

Beide Beurteilungen kamen zum Ergebnis, dass Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche effizient, technisch ausgereift und marktfähig sind:

Schlussbericht: Verfahrenstechnische Marktanalyse für die Phosphor-Rückgewinnung aus dem Abwasserpfad (2018)

Schlussbericht: Verfahrenstechnische Marktanalyse für die Phosphor-Rückgewinnung aus dem Abwasserpfad (2018)
Schlussbericht: Verfahrenstechnische Marktanalyse für die Phosphor-Rückgewinnung aus dem Abwasserpfad (2018)

Phos4Life-Verfahren: Marktfähige Phosphorsäure aus Klärschlammasche

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Der Kanton Zürich hat das von der Stiftung ZAR entwickelte Phos4Life‑Verfahren früh unterstützt und dessen Entwicklung eng begleitet. Ziel des Verfahrens ist die Gewinnung von reiner, marktfähiger Phosphorsäure aus Klärschlammasche.

Das vom Kanton Zürich geförderte «Phos4Life-Verfahren» zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche, in Form von reiner, marktfähiger Phosphorsäure, ist nach erfolgreicher Pilotierung so weit, dass die Planung und Umstzung einer Grossanlage zur Umwandlung von Asche aus Klärschlamm in reine Phosphorsäure gestartet werden könnte.

Die mehrjährigen Entwicklungsarbeiten im Auftrag des Kanton Zürich, durchgeführt durch die Stiftung Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcenwirtschaft (ZAR) in Kooperation mit dem spanischen Industriepartner Técnicas Reunidas, konnten Ende 2018 erfolgreich abgeschlossen werden. Der Abschlussbericht vom 4. Februar 2019 erläutert das Verfahren und die wichtigsten Resultate, die im Zuge des Entwicklungsprojekts erarbeitet wurden.

Abschlussbericht: Phosphor-Mining aus Klärschlammasche
Abschlussbericht: Phosphor-Mining aus Klärschlammasche
Abschlussbericht: Phosphor-Mining aus Klärschlammasche
Herausgeber/in
Stiftung Zentrum für nachhaltige Abfall- und Ressourcennutzung (ZAR)
Autor/in
Stefan Schlumberger

Die ETH Zürich hat eine umfassende Ökobilanz zum Phos4Life-Verfahren verfasst. In der Studie wird die Produktion von Phosphorsäure aus Klärschlammasche mittels des Phos4Life-Verfahrens mit der Primärproduktion von Phosphorsäure aus Rohphosphat ökologisch verglichen. Die Studie enthält eine englische Zusammenfassung (includes english summary).

Ökobilanzbericht zum Phos4Life-Verfahren
Ökobilanzbericht zum Phos4Life-Verfahren
Ökobilanzbericht zum Phos4Life-Verfahren
Herausgeber/in
ETH Zürich
Autor/in
Jonas Mehr, Stefanie Hellweg

  • 2011: Strategischer Entscheid für eine zentrale Verwertung und Rückgewinnung mittels dem kantonalen Klärschlammentsorgungsplan.
  • Gründung eines Begleitgremiums mit politischen Vertretern der Zürcher Abwasserreinigungsanlagen (ARAs).
  • 2021: Der Regierungsrat beauftragt die Stadt Zürich mit der Vorprojektierung, die über die Klärschlammentsorgungsgebühr finanziert wurde.
  • 2024: Der Regierungsrat beauftragt die Stadt Zürich mit der Bildung einer Trägerschaft für eine grosstechnische Phos4Life-Anlage.
Aktueller Planungsstand

Zurzeit laufen bei Entsorgung + Recycling (ERZ) der Stadt Zürich vertiefte Abklärungen für eine überregionale Phosphor-Rückgewinnungs-Anlage, die von mehreren Entsorgungspartnern gemeinsam getragen werden soll.

Vergangenes Vorprojekt zu einer Phos4Life-Anlage für die Phosphorrückgewinnung

Auf der bisherigen Suche nach einem geeigneten möglichen Standort für eine solche überregionale Rückgewinnungs- und Produktionsanlage für Phosphor aus Klärschlammasche stand der Standort Emmenspitz im solothurnischen Zuchwil zur Diskussion.

Dort könnte eine Phosphor-Rückgewinnungsanlage in das Areal der Kehrichtverwertungsanlage KEBAG (Kehrichtbeseitigungs-AG) und der Abwasserreinigungsanlage ZASE (Zweckverband der Abwasserregion Solothurn-Emme) im Emmenspitz integriert werden. Das Areal liegt in zentraler Lage im Herzen der Schweiz und verfügt neben der guten Strassenanbindung auch über einen Bahnanschluss. Zudem könnte die KEBAG die für die Herstellung der Phosphorsäure nötige Energie in Form von Dampf und Strom liefern.

Um das Jahr 2020 herum wurde die Stiftung ZAR damit beauftragt, ein Vorprojekt für eine Rückgewinnungsanlage am Standort Emmenspitz zu erarbeiten. Die Flyer zum Vorprojekt (siehe Weiterführende Informationen) enthalten wichtige Informationen zu diesem Vorprojekt und zur Prüfung der Umsetzbarkeit von Phos4Life bei gleichzeitiger Nutzung von Synergien mit dem Projekt SwissZinc am Standort Emmenspitz.

Ansprechperson Phosphor-Rückgewinnung

Nina Eicher

Sektion Abfallwirtschaft

nina.eicher@bd.zh.ch
+41 43 259 39 70
Weinbergstrasse 34, 8090 Zürich

Fragen zu Anlieferungen von Klärschlamm, zu Führungen auf dem Areal, zu den Jahresberichten der Anlage und der Kostenrechnung werden von Entsorgung + Recycling (ERZ) der Stadt Zürich beantwortet.

Weiterführende Informationen

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Kontakt

Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft – Fach- und Koordinationsstelle Kreislaufwirtschaft

Adresse

Weinbergstrasse 34
8090 Zürich
Route (Google)

Telefon

+41 43 259 39 49

Sekretariat


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7.30 bis 12.00 Uhr und
13.30 bis 16.00 Uhr

E-Mail

kreislaufwirtschaft@bd.zh.ch

Für dieses Thema zuständig: