FONA³ — Regionales Phosphor-Recycling (RePhoR)

Phosphor ℗ ist ein essentieller und nicht substituierbarer Baustein in allen Lebewesen und wird vor allem als Dünger für eine ertragreiche Landwirtschaft gebraucht. Die endlichen Phosphaterz-Reserven sind auf wenige, teilweise politisch instabile Regionen in der Welt begrenzt und zunehmend verunreinigt (Cadmium, Uran). Phosphor wurde deswegen von der EU bereits im Jahr 2014 auf die Liste der kritischen Rohstoffe gesetzt, die einen Anreiz für Recyclingtätigkeiten geben soll. Eine wichtige Rolle zur Sicherung der zu­künftigen Versorgung spielt hierbei die Rückgewinnung von Phosphor aus P‑reichen Abfallströmen wie zum Beispiel Abwasser und Klärschlamm. Die Bundesregierung hat die Rückgewinnung von Phosphor im Deutschen Ressourceneffizienzprogramm (ProgRessII) als wichtigen Baustein zur Etablierung einer ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft verankert und mit der im Oktober 2017 in Kraft getretenen Novellierung der Klärschlammverordnung die gesetzlichen Rahmenbedingungen geschaffen. Diese Entwicklung unterstreicht den großen Bedarf an wirtschaftlichen und nachhaltigen Lösungen zur P‑Rückgewinnung. Dafür sind wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse und praktische Erfahrungen aus großtechnischen Umsetzungen verschiedener P‑Rückgewinnungsverfahren unter realen Bedingungen dringend erforderlich. Diese Technologien dürfen jedoch nicht isoliert betrachtet werden, sondern müssen Teil eines ganzheitlichen regionalen P‑Recyclings und Klärschlammverwertungskonzepts sein.

Zuwendungszweck

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit dieser Fördermaßnahme regionale Ansätze zum P‑Recycling und zur Klärschlammverwertung. Die Förderung erfolgt in zwei Phasen. In der ersten Phase („Konzeptphase“) sollen Konzepte für ein regionales P‑Recycling erarbeitet werden. Im Anschluss werden aus den vorliegenden Konzepten die besten ausgewählt. Diese erhalten in der zweiten Phase („Umsetzungsphase“) eine Förderung zur Realisierung der Konzepte.

Ziel der Fördermaßnahme ist es, durch innovative wirtschaftliche Lösungen zum regionalen P‑Recycling einen Beitrag zur Umsetzung der neuen Klärschlammverordnung zu leisten. Durch die daraus resultierende verstärkte Nutzung von Sekundärphosphor aus der Kreislaufwirtschaft sollen der Verlust von Phosphor und die Abhängigkeit Deutschlands von Phosphorimporten maßgeblich verringert werden. Dafür sind verschiedene Technologien zur P‑Rückgewinnung aus Abwasser, Klärschlamm oder Klärschlammverbrennungsasche großtechnisch umzusetzen. Es sind ganzheitliche Konzepte zu entwickeln und zu realisieren, die die Lücke zwischen P‑Rückgewinnung und P‑Recycling schließen und den Phosphor überwiegend über die Landwirtschaft wieder in den Nährstoffkreislauf zurückführen.

Die Umsetzung der P‑Rückgewinnungspflicht aus der novellierten Klärschlammverordnung wird mit hohen Kosten verbunden sein. Um die richtigen und für die jeweilige Region geeigneten Investitionsentscheidungen treffen zu können, benötigen Entscheidungsträger wissenschaftlich fundierte Ergebnisse und praktische Erfahrungen. Diese können nur durch großtechnische Umsetzungen verschiedener P‑Rückgewinnungsverfahren gewonnen werden, die in neu­artige P‑Recycling- und Klärschlammverwertungskonzepte eingebettet sind. Sie sollen als Vorbild für andere Regionen mit vergleichbaren Bedingungen dienen.

Gegenstand der Förderung — Forschungsvorhaben

In der Konzeptphase liegen die Schwerpunkte im Bereich der Planung und Vorbereitung. Folgende Aktivitäten sind unter anderem förderfähig:

• Entwicklung einer Gesamtstrategie zum P‑Recycling und zur Klärschlammverwertung für die ausgewählte Region
• Vorbereitung der großtechnischen Realisierung einer Technologie zur P‑Rückgewinnung inklusive Klärung von Genehmigungsvoraussetzungen 
• Ausarbeitung eines Zeitplans für die Umsetzungsphase 
• Durchführung von Veranstaltungen, die dem Aufbau der Verbünde dienen 
• Ausarbeitung von Management- und Betreibermodellen
• Erkundung der regionalen Potentiale für die Vermarktung von P‑Rezyklaten

Als Ergebnis dieser Phase sollen Konzepte vorgelegt werden, die maximal 25 Seiten umfassen. Diese stellen die Be­urteilungsgrundlage für die Auswahl der Projekte dar, für die eine Umsetzungsphase bewilligt wird. Dabei sind ins­besondere auch die Neuheit des Lösungsansatzes und der Forschungs- und Entwicklungsbedarf als Voraussetzung für eine BMBF-Förderung näher zu erläutern. Die Förderung in der Konzeptphase erfolgt in Form eines Einzelvorhabens, das durch einen Partner stellvertretend für den noch zu formierenden Verbund beantragt wird. 

In der Umsetzungsphase erfolgt die modellhafte Realisierung der regionalen Konzepte. Dabei sind die folgenden Aspekte wesentlich: 

• a) Regionaler Ansatz: In der Umsetzungsphase ist die ausgewählte Region näher zu charakterisieren. Hierbei sind insbesondere die örtlichen Gegebenheiten und Infrastrukturen der Abwasserreinigung und Klärschlammverwertung sowie möglichst kurze Transportwege für Klärschlämme, Klärschlammverbrennungsaschen und P‑Rezyklate zu berücksichtigen. Es sind Betrachtungen der gesamten Wertschöpfungskette anzustreben, um den rückgewonnenen Phosphor über die Landwirtschaft in den Nährstoffkreislauf oder als Rohstoff in die Industrie zurückzuführen (gegebenenfalls unter Etablierung neuartiger Organisations- und Geschäftsmodelle). Dabei ist darauf zu achten, dass alle regional relevanten Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft, Verwaltung und Gesellschaft von Anfang an mit eingebunden werden. Beispiele hierfür sind die Einbeziehung örtlicher Genehmigungsbehörden für die großtechnische Umsetzung der P‑Rückgewinnung oder die Einbeziehung potentieller Nutzer der P‑Rezyklate (z. B. Düngemittelhersteller, Bauernverbände, Ökolandbau, Industrie). Für die lokal anfallenden Klärschlämme sind innovative regionale Verwertungskonzepte aufzuzeigen. Insbesondere durch die Änderungen im Düngerecht (u. a. veränderte Schadstoffgrenzwerte, geringere Aufbringungshöchst­mengen für Stickstoff und Phosphor sowie Ausbringungssperrfristen) und die Konkurrenz mit Wirtschaftsdüngern wird die bodenbezogene Verwertung des Klärschlamms schon jetzt erheblich eingeschränkt. Dies führt zu Eng­pässen und Kostensteigerungen bei der Entsorgung auch für Klärschlämme aus Kläranlagen, die nicht von der Regelung der novellierten Klärschlammverordnung betroffen sind (< 50.000 EW).
• b) Großtechnische P‑Rückgewinnung: In den letzten Jahren wurden zahlreiche Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus unterschiedlichen Stoffströmen entwickelt. Eine Vielzahl ist dabei soweit fortgeschritten und erprobt, dass eine großtechnische Umsetzung möglich und sinnvoll ist. Diese großtechnische Umsetzung ist jedoch bisher vor allem aufgrund wirtschaftlicher Unsicherheiten nur für wenige Verfahren erfolgt. Die zurzeit überwiegend in der Entwicklung befindlichen Verfahrenstechniken sind schwierig zu vergleichen und die Ergebnisse sind schlecht auf den großtechnischen Maßstab übertragbar. Daraus ergibt sich ein hoher Bedarf an der beispielhaften Entwicklung und großtechnischen Umsetzung von Verfahren zur P‑Rückgewinnung unter realen Bedingungen für verschiedene Anlagengrößen und ‑typen (mindestens Technology Readiness Level 6, kurz TRL 6). Im Fokus stehen dabei die P‑reichen Stoffströme Abwasser, Klärschlamm oder Klärschlammverbrennungsasche. Soweit es innerhalb der regionalen Konzepte jedoch sinnvoll erscheint, können auch weitere P‑reiche Abfallströme (z. B. Gülle) berücksichtigt werden. Möglich ist auch die Einbindung einer bereits bestehenden Anlage zur P‑Rückgewinnung in die regionalen Konzepte. Die Erfahrungen aus großtechnischen Umsetzungen sind essentiell, um die Produktqualität der P‑Rezyklate sowie Auswirkungen auf den Kläranlagenbetrieb und die Klärschlammentsorgung vernünftig beurteilen zu können. 
• c) Qualität der P‑Rezyklate: Eine wichtige Voraussetzung für die Akzeptanz der P‑Rezyklate am Markt ist der Nachweis, dass sie kontinuierlich, in ausreichender Menge und in guter Qualität erzeugt werden können. Je nach Verwendungszweck müssen dabei unterschiedliche Anforderungen erfüllt werden. Die Eigenschaften und damit die Absatzmöglichkeiten der P‑Rezyklate unterscheiden sich je nach Produktart, Herstellungsverfahren und Ausgangsprodukt teilweise deutlich. Bei einer Verwendung als Düngemittel ist eine gute Pflanzenverfügbarkeit bei gleichzeitiger Schadstoffarmut entscheidend. Zur Beurteilung sind Löslichkeitsuntersuchungen (P‑Löslichkeit nach Düngemittelverordnung) sowie Untersuchungen des Bodens und der Pflanzen nach Düngung (Gefäß- und Feldversuche) sinnvoll. Um zu ver­hindern, dass durch die P‑Rezyklate Schadstoffe in den Boden eingetragen werden, sind Schadstoffanalysen unter Beachtung der Grenzwerte der Düngemittelverordnung wichtig. Auch weitere für die Anwendung der P‑Rezyklate maßgebliche rechtliche Aspekte sind von Beginn an zu beachten und mit einzubeziehen. 
• d) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Bilanzierungen: Innerhalb der regionalen Konzepte sind möglichst wirtschaftliche und nachhaltige Lösungen zum P‑Recycling umzusetzen. Zur Abschätzung sind hierfür Wirtschaftlichkeitsanalysen und Ökobilanzierungen sinnvoll. Dabei sind etablierte Verfahren wie z. B. Life-Cycle Assessment oder Life Cycle Costing zu nutzen. Wesentliche Aspekte sind dabei: Kosteneffizienz, Rückgewinnungspotential der Technologie, Einbindung in bestehende Verfahrenstechnik, Qualität der P‑Rezyklate, Auswirkung auf die Klärschlammverwertung, Störstoffe, Betriebsmittel, Energie- und Stoffbilanzen, Emissionen, Reststoffe sowie Absatzmöglichkeiten der P‑Rezyklate.

Gegenstand der Förderung — Vernetzungs- und Transfervorhaben

Die Fördermaßnahme soll durch ein eigenständiges Vernetzungs- und Transfervorhaben begleitet werden, das inhaltliche und organisatorische Aufgaben wahrnimmt. Der Förderantrag für das Vernetzungsvorhaben ist zeitgleich mit den Anträgen für die Konzeptphase gemäß Nummer 7.2.1 vorzulegen. Der Start des Vernetzungsvorhabens erfolgt jedoch voraussichtlich erst nach Abschluss der Konzeptphase der übrigen Projekte.

Wesentliches Ziel ist dabei die Synthese und Aufbereitung der Ergebnisse aus den regional orientierten Forschungsvorhaben sowie die öffentlichkeitswirksame Darstellung der Fördermaßnahme. Außerdem sollen die Identifikation und die zentrale Bearbeitung übergeordneter wissenschaftlicher Fragestellungen erfolgen.

Die Durchführung des Vernetzungsvorhabens geschieht in enger Abstimmung mit dem BMBF und dem Projektträger. Zu den Aufgaben zählen u. a.:

• Analyse und Synthese der Erkenntnisse aus den Forschungsverbünden
• Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Arbeitstreffen, Diskussionsforen und Statusseminaren zu projektübergreifenden Fragestellungen 
• Aufbereitung der Ergebnisse für unterschiedliche Zielgruppen (Wissenschaft, Öffentlichkeit, Wirtschaft, Behörden und Politik) 
• Vernetzung mit entsprechenden nationalen und internationalen Aktivitäten 
• Weiterentwicklung standardisierter Prüfverfahren und Produktkriterien für P‑Rezyklate
• Analyse der allgemeinen rechtlichen Rahmenbedingungen für die Nutzung von Produkten der P‑Rückgewinnungsverfahren
• Erarbeitung allgemeiner Kriterien zur vergleichenden Beurteilung der Wirtschaftlichkeit und der Ökobilanz der entwickelten Verfahren 

Zuwendungsempfänger

Gefördert werden Projekte mit Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Praxis. Antragsberechtigt sind Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und andere Institutionen, die Forschungsbeiträge liefern, sowie Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, die zum Zeitpunkt der Auszahlung einer gewährten Zuwendung eine Betriebsstätte oder Niederlassung in Deutschland haben – insbesondere kleine und mittlere Unternehmen.

Für die Umsetzungsphase ist von den Partnern eines Verbundvorhabens ein Koordinator zu benennen, der dem Projektträger in allen Fragen der Abwicklung als Ansprechpartner dient.

Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Die Zuwendungen werden im Wege der Projektförderung gewährt. Zuwendungen können für projektbezogenen Personal‑, Reise- und Sachaufwand sowie für Geräte- und Anlageninvestitionen verwendet werden. Ausgeschlossen von der Förderung sind Bauinvestitionen. 

Die geplanten Geräte- und Anlageninvestitionen müssen im Konzept und im Förderantrag zur Umsetzungsphase genau dargestellt werden. Zusätzlich ist die Förderung der Anlageninvestitionen durch andere Fördermittelgeber (z. B. über das Umweltinnovationsprogramm (UIP) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit oder über Förderprogramme der Bundesländer) zu prüfen. Das Ergebnis der Prüfung ist in den Konzepten darzustellen. Der Nachweis einer Förderung von Investitionen durch Dritte kann bei der Bewertung der Anträge von Vorteil sein.

Bemessungsgrundlage für Zuwendungen an Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft und für Vorhaben von Forschungseinrichtungen, die in den Bereich der wirtschaftlichen Tätigkeiten fallen, sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten. In der Regel können diese – je nach Anwendungsnähe des Vorhabens – unter Berücksichtigung der beihilferechtlichen Vorgaben bis zu 50 % anteilfinanziert werden. Nach BMBF-Grundsätzen wird eine angemessene Eigenbeteiligung – grundsätzlich mindestens 50 % der entstehenden zuwendungsfähigen Kosten – vorausgesetzt.

Bemessungsgrundlage für Zuwendungen an Hochschulen, Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen und vergleichbare Institutionen sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Ausgaben (bei Helmholtz-Zentren und der Fraunhofer-Gesellschaft die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten), die individuell bis zu 100 % gefördert werden können. Bei nichtwirtschaftlichen Forschungsvorhaben an Hochschulen und Universitätskliniken wird zusätzlich zu den zuwendungsfähigen Ausgaben eine Projektpauschale in Höhe von 20 % gewährt.

Bemessungsgrundlage für Kommunen sind in der Regel die zuwendungsfähigen projektbezogenen Ausgaben. Eine Eigenbeteiligung der kommunalen Antragsteller ist erwünscht.

• Für die Konzeptphase wird je ausgewählter Idee zum regionalen P‑Recycling ein Vorhaben mit einer Fördersumme von bis zu 125.000 € für eine Laufzeit von maximal sechs Monaten gefördert.
• Die Umsetzungsphase soll sich über einen Zeitraum von maximal fünf Jahren erstrecken. Eine alleinige Bewerbung auf die Umsetzungsphase ohne vorgeschaltete Konzeptphase ist nicht förderfähig. 

Verfahren

Das Förderverfahren ist mehrphasig angelegt. Die Förderung erfolgt in zwei aufeinander aufbauenden Phasen, der Konzeptphase und der Umsetzungsphase. Das Antragsverfahren für die Konzeptphase ist einstufig.