TY - JOUR
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Formanek, P.
A1 - Meyer, Christian
A1 - Krüger, O.
A1 - Scharf, Holger
A1 - Reinsch, Stefan
A1 - Ostermann, Markus
A1 - Nofz, Marianne
A1 - Jäger, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - Emmerling, Franziska
T1 - Nanocrystalline and stacking-disordered beta-cristobalite AlPO4 chemically stabilized at room temperature: synthesis, physical characterization, and X-ray powder diffraction data
N2 - This paper reports the first successful synthesis and the structural characterization of nanocrystalline and stacking-disordered β-cristobalite AlPO4 that is chemically stabilized down to room temperature and free of crystalline impurity phases. Several batches of the title compound were synthesized and thoroughly characterized by X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy, selected area electron diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy mapping in SEM, solid-state 31P nuclear magnetic resonance (31P-NMR) spectroscopy including the TRAPDOR method, differential thermal analysis (DTA), gas-sorption methods, optical Emission spectroscopy, X-ray fluorescence spectroscopy, and ion chromatography. Parameters that are critical for the synthesis were identified and optimized. The synthesis procedure yields reproducible results and is well documented. A high-quality XRD pattern of the title compound is presented, which was collected with monochromatic copper radiation at room temperature in a wide 2θ range of 5°–100°.
KW - Stabilization of high-temperature phase at RT
KW - Nanochrystalline AlPO4
KW - Beta-christobalite structure type
KW - High-cristobalite form
KW - Aluminium phosphate
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1017/S0885715617000537
SN - 1945-7413
SN - 0885-7156
VL - 32
IS - S1
SP - S193
EP - S200
PB - JCPDS-ICDD
CY - Cambridge
AN - OPUS4-42235
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Ghiringhelli, Luca M.
A1 - Baldauf, Carsten
A1 - Bereau, Tristan
A1 - Brockhauser, Sandor
A1 - Carbogno, Christian
A1 - Chamanara, Javad
A1 - Cozzini, Stefano
A1 - Curtarolo, Stefano
A1 - Draxl, Claudia
A1 - Dwaraknath, Shyam
A1 - Fekete, Ádám
A1 - Kermode, James
A1 - Koch, Christoph T.
A1 - Kühbach, Markus
A1 - Ladines, Alvin Noe
A1 - Lambrix, Patrick
A1 - Himmer, Maja-Olivia
A1 - Levchenko, Sergey V.
A1 - Oliveira, Micael
A1 - Michalchuk, Adam
A1 - Miller, Ronald E.
A1 - Onat, Berk
A1 - Pavone, Pasquale
A1 - Pizzi, Giovanni
A1 - Regler, Benjamin
A1 - Rignanese, Gian-Marco
A1 - Schaarschmidt, Jörg
A1 - Scheidgen, Markus
A1 - Schneidewind, Astrid
A1 - Sheveleva, Tatyana
A1 - Su, Chuanxun
A1 - Usvyat, Denis
A1 - Valsson, Omar
A1 - Wöll, Christof
A1 - Scheffler, Matthias
T1 - Shared metadata for data-centric materials science
N2 - The expansive production of data in materials science, their widespread sharing and repurposing requires educated support and stewardship. In order to ensure that this need helps rather than hinders scientific work, the implementation of the FAIR-data principles (Findable, Accessible, Interoperable, and Reusable) must not be too narrow. Besides, the wider materials-science community ought to agree on the strategies to tackle the challenges that are specific to its data, both from computations and experiments. In this paper, we present the result of the discussions held at the workshop on “Shared Metadata and Data Formats for Big-Data Driven Materials Science”. We start from an operative definition of metadata, and the features that a FAIR-compliant metadata schema should have. We will mainly focus on computational materials-science data and propose a constructive approach for the FAIRification of the (meta)data related to ground-state and excited-states calculations, potential-energy sampling, and generalized workflows. Finally, challenges with the FAIRification of experimental (meta)data and materials-science ontologies are presented together with an outlook of how to meet them.
KW - Library and Information Sciences
KW - Statistics, Probability and Uncertainty
KW - Computer Science Applications
KW - Education
KW - Information Systems
KW - Statistics and Probability
PY - 2023
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-584846
VL - 10
IS - 1
SP - 1
EP - 18
PB - Springer Science and Business Media LLC
AN - OPUS4-58484
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Hedrich, Martina
A1 - Giese, Lutz
A1 - Adam, Christian
A1 - Haase, Oskar
A1 - Segebade, Christian
T1 - Recycling of Photovoltaic CdTe-Modules - Analytical Process Monitoring
N2 - Along with the globally increasing energy demand the application of renewable energy sources is
urgently required. According to national regulations and international treaties (e.g. Kyoto Protocol)
these sources shall be sustainably available at reasonable financial effort and non-polluting during
production, use and waste treatment. Using photovoltaic sources (PV), these requirements can
clearly be met. All industry has to follow the best available technology and an integrative life cycle
approach for their products and production. PV thin film technology strictly responds to this obligation.
In order to save material resources and to minimise undesirable landfill recycling of spent PV
modules is necessary. Recycling of multi-component materials containing mixed metals typically
consists of three parts: liberation, separation, and recovery. In our study (RESOLVED an EU
Demonstration Project) the focus is on liberation and separation. The converting layer (CdTe) was
liberated (removed) from the glass carrier by sandblasting and separated subsequently from the
blast material (e.g. corundum) and other components using stepwise different separation techniques.
Both the glass substrate and CdTe are subject to re-use. The overall feasibility of the recycling
process is primarily governed by the efficiency of the procedure applied to the separation of CdTe
from the rest (blasting material, glass residues, etc.). This was performed by water-based flotation.
Several flotation procedures were studied regarding their separation yields. The distribution of
CdTe in the phases involved (flotate, water, residue) was measured using energy dispersive X-ray
fluorescence spectrometry (EDXRS) intended for future routine application and by instrumental
large-volume photon activation analysis (IPAA) as a reference procedure. The results of both analytical
methods were in satisfactory agreement.
T2 - European Metallurgical Conference (EMC 2005)
CY - Dresden, Germany
DA - 2005-09-18
KW - Photovoltaic (PV)
KW - Solar energy
KW - CdTe-Modules
KW - Recycling
KW - Separation techniques
KW - Monitoring
PY - 2005
SN - 3-935797-22-2
VL - 4
SP - 1687
EP - 1696
PB - GDMB-Medienverl.
CY - Clausthal-Zellerfeld
AN - OPUS4-11004
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Giese, Lutz
A1 - Segebade, Christian
A1 - Steglich, Hans-Eckhart
A1 - Weimann, Karin
T1 - Recycling von Photovoltaik-Dünnschichtmodulen
T2 - 4. Kolloquium SORTIEREN - Innovationen und Anwendungen
CY - Berlin, Deutschland
DA - 2005-10-06
KW - Photovoltaik
KW - Recycling
KW - Dünnschichtmodul
KW - Cadmiumtellurid
KW - Nassmechanische Aufbereitung
KW - Photonenaktivierungsanalyse
PY - 2005
SP - 55
EP - 65
PB - TU Berlin
CY - Berlin
AN - OPUS4-11053
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Exner, Robert
A1 - Adam, Christian
T1 - Heavy metal removal from sewage sludge ash by thermochemical treatment with polyvinylchloride
N2 - Sewage sludge ash (SSA) is a prospective phosphorus source for the future production of recycling P-fertilizers. Due to its high heavy metals contents and the relatively low P plant-availability, SSA must be treated before agricultural utilisation. In this paper SSA was thermochemically treated with PVC in a bench-scale rotary furnace in order to remove heavy metals via the chloride pathway. PVC has a high Cl-content of 52–53% and a high heating value that can be beneficially used for the thermochemical process. Large amounts of waste PVC are already recovered in recycling processes, but there are still some fractions that would be available for the proposed thermochemical process, for example, the low quality near-infrared(NIR)-fraction from waste separation facilities. Heavy metals were effectively removed at temperatures in the range of 800–950°C via the gas phase by utilisation of PVC as Cl-donor. The resulting P plant-availability was comparable to SSA thermochemically treated with MgCl2 as Cl-donor if MgO was used as an additive (Mg-donor). A further increase of the plant availability of phosphorus was achieved by acid post-treatment of the thermochemically treated SSA.
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Heavy metal removal
KW - Polyvinylchloride (PVC)
PY - 2013
U6 - https://doi.org/10.1021/es300610e
SN - 0013-936X
SN - 1520-5851
VL - 47
IS - 1
SP - 563
EP - 567
PB - ACS Publ.
CY - Washington, DC
AN - OPUS4-27556
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
A1 - Schick, J.
A1 - Kratz, S.
A1 - Hermann, L.
A1 - Vogel, Christian
T1 - Düngemittel für die Zukunft - Die Bundesanstalt für Materialforschung widmet sich der Phosphor-Rückgewinnung
KW - Klärschlamm
KW - Phosphor
KW - Ressource
KW - Klärschlammasche
KW - P-Düngemittel
KW - Pilotanlage
PY - 2008
SN - 1433-4399
SN - 0035-7863
VL - 63
IS - 15
SP - 28
EP - 31
PB - Reed Elsevier Deutschland GmbH
CY - Gräfelfing
AN - OPUS4-17860
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - McNaughton, D.
T1 - Determination of phosphate phases in sewage sludge ash-based fertilizers by Raman microspectroscopy
N2 - The chemical form of phosphate phases in sewage sludge ash (SSA)-based fertilizers was determined by Raman microspectroscopy. Raman mapping with a lateral resolution of 5 × 5 µm² easily detected different compounds present in the fertilizers with the help of recorded reference spectra of pure substances. Quartz and aluminosilicates showed Raman bands in the range of 450-520 cm-1. Phosphates with apatite structure and magnesium triphosphate were determined at around 960 and 980 cm-1, respectively. Furthermore, calcium/magnesium pyrophosphates were detected in some samples.
KW - Fertilizer
KW - Sewage sludge ash
KW - Phosphate
KW - Raman microspectroscopy
PY - 2013
U6 - https://doi.org/10.1366/12-06955
SN - 0003-7028
SN - 1943-3530
VL - 67
IS - 9
SP - 1101
EP - 1105
PB - Society for Applied Spectroscopy
CY - Frederick, Md.
AN - OPUS4-28999
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - Sekine, R.
A1 - Schiller, T.
A1 - Lipiec, E.
A1 - McNaughton, D.
T1 - Determination of phosphorus fertilizer soil reactions by Raman and synchrotron infrared microspectroscopy
N2 - The reaction mechanisms of phosphate-bearing mineral phases from sewage sludge ash-based fertilizers in soil were determined by Raman and synchrotron infrared microspectroscopy. Different reaction mechanisms in wet soil were found for calcium and magnesium (pyro-) phosphates. Calcium orthophosphates were converted over time to hydroxyapatite. Conversely, different magnesium phosphates were transformed to trimagnesium phosphate. Since the magnesium phosphates are unable to form an apatite structure, the plant-available phosphorus remains in the soil, leading to better growth results observed in agricultural pot experiments. The pyrophosphates also reacted very differently. Calcium pyrophosphate is unreactive in soil. In contrast, magnesium pyrophosphate quickly formed plant-available dimagnesium phosphate.
KW - Fertilizer
KW - Phosphate-bearing mineral phases
KW - Raman microspectroscopy
KW - Sewage sludge ash
KW - Soil
KW - Synchrotron infrared microspectroscopy
PY - 2013
U6 - https://doi.org/10.1366/13-07056
SN - 0003-7028
SN - 1943-3530
VL - 67
IS - 10
SP - 1165
EP - 1170
PB - Society for Applied Spectroscopy
CY - Frederick, Md.
AN - OPUS4-29268
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
T1 - Technische Möglichkeiten der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen
T2 - VDI-Fachkonferenz "Klärschlammbehandlung - Technologien, Wertstoffrückgewinnung, Entwicklungen"
CY - Offenbach, Deutschland
DA - 2010-10-27
KW - Klärschlammasche
KW - Phosphor
KW - Rückgewinnung
PY - 2010
SN - 978-3-9813793-2-7
SP - 217
EP - 228
CY - Düsseldorf
AN - OPUS4-22338
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
T1 - Technische Möglichkeiten der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen
T2 - VDI Wissensforum Fachkonferenz Klärschlammbehandlung, Technologien - Wertstoffrückgewinnung - Entwicklungen
CY - Offenbach am Main, Germany
DA - 2010-10-27
PY - 2010
AN - OPUS4-22400
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - Unger, M.
T1 - Heavy metal removal from sewage sludge ash analyzed by thermogravimetry
N2 - A high temperature (1000 °C) thermochemical process for heavy metal removal from sewage sludge ash via the chloride pathway was investigated by thermogravimetry/differential thermal analysis (TG/DTA). TG and DTA measurements gave information about secession and evaporation of water, HCl, and heavy metal chlorides at different temperatures. Additionally, gaseous water and hydrochloric acid which occurred in the process were detected by an FT-IR detector that was coupled to the TG/DTA-system. Heavy metal chlorides which were also formed in the process cannot be detected by this technique. For that reason the outlet gas of the TG/DTA-system was discharged into washing flasks filled with water for absorption. The washing flasks were replaced in temperature steps of 50 °C and the heavy metal concentrations of the solutions were determined by ICP-OES. The temperature-dependent formation/evaporation of different heavy metal chlorides was analyzed and compared for two different thermochemical processes using magnesium chloride hydrate or calcium chloride hydrate as Cl-donors. In both cases evaporation of Cd, Cu, Pb, and Zn was observed from 600 °C, whereas As, Cr, and Ni remained in the solid state. The results were discussed against the background of thermodynamic calculations.
KW - Sewage sludge ash
KW - Heavy metal chloride
KW - Thermodynamic simulation
KW - Thermogravimetry/FT-IR
PY - 2011
U6 - https://doi.org/10.1007/s10973-010-0966-7
SN - 1388-6150
SN - 1418-2874
SN - 0368-4466
SN - 1572-8943
VL - 103
SP - 243
EP - 248
PB - Kluwer Academic Publ.
CY - Dordrecht
AN - OPUS4-23157
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Suhendra, Suhendra
A1 - Vogel, Christian
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Tetzlaff, K.
T1 - Production of marketable multi-nutrient fertilisers from different biomass ashes and industrial by-products
N2 - Sewage sludge ashes (SSA) contain considerable mass fractions of phosphorus (5-10 w-% P) suitable for fertiliser production. Unfortunately, also most of the heavy metals remain in the ashes. A thermochemical process was developed for the treatment of SSA to i) remove heavy metals and ii) transform phosphates into bio-available mineral phases. The technology was already demonstrated in technical scale (capacity of 300 kg/h) and the company OUTOTEC is currently planning the first industrial plant. In order to manufacture a marketable multi-nutrient fertiliser from the thermochemically treated SSA further wastes and industrial by-products were taken into account. Ammonium sulphate occurs as a by-product of the caprolactam production and was chosen as N-carrier (21 w-% N). Straw ash was tested as potassium carrier (11-15 w-% K). Granulation campaigns were carried out with intensive mixers in lab-, medium-and technical scale. NPS-and NPKS-fertilisers were produced that were characterised by suitable particle size distributions and strength.
T2 - ASH Utilisation 2012
CY - Stockholm, Sweden
DA - 25.01.2012
KW - Sewage sludge ash
KW - Recycling fertiliser
KW - Heavy metals
KW - Thermochemical treatment
KW - Bioavailability
PY - 2012
SP - 1
EP - 7
CY - Stockholm, Sweden
AN - OPUS4-25496
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - Kappen, P.
A1 - Schiller, T.
A1 - Lipiec, E.
A1 - McNaughton, D.
T1 - Chemical state of chromium in sewage sludge ash based phosphorus-fertilisers
N2 - Sewage sludge ash (SSA) based P-fertilisers were produced by thermochemical treatment of SSA with Cl-donors at approximately 1000 °C. During this thermochemical process heavy metals are separated as heavy metal chlorides via the gas phase. Chromium cannot be separated under normal conditions. The risk of the development of toxic Cr(VI) during the thermochemical process was investigated. X-ray Absorption Spectroscopy measurements showed that SSA and thermochemically treated SSA with CaCl2, MgCl2 and NaCl contain Cr(III) compounds only. In contrast, treating SSA with elevated quantities of Na2CO3, to enhance the plant-availability of the phosphate phases of the fertiliser, developed approximately 10–15% Cr(VI). Furthermore, Raman microspectroscopy showed that using Mg-carbonate reduces the risk of a Cr(VI) development during thermochemical treatment. Additionally, leaching tests showed that only a Crwater solubility >10% is an indicator for Cr(VI) in SSA based P-fertilisers.
KW - Chromium
KW - Fertiliser
KW - Sewage sludge ash
KW - Raman microspectroscopy
KW - X-ray absorption spectroscopy
PY - 2014
U6 - https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.12.012
SN - 0045-6535
SN - 0366-7111
VL - 103
SP - 250
EP - 255
PB - Elsevier Science
CY - Kidlington, Oxford
AN - OPUS4-30062
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Steckenmesser, D.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Félix, R.
A1 - Adam, Christian
A1 - Steffens, D.
T1 - Thermal treatment of sewage sludge for phosphorus fertilizer production: a model experiment
N2 - Phosphorus (P) resource availability and quality is declining and recycling P-fertilizers from waste materials are becoming increasingly important. One important secondary P resource is sewage sludge (SSL) where P is often bound as aluminum phosphate (Al-P), iron phosphate (Fe-P) and polyphosphate (poly-P), respectively. Thermal treatment in different ways is a promising way in P recycling to produce highly plant-available P-fertilizers. To investigate mechanisms behind transformation of hardly available P-species toward plant-available P forms we treated a model SSL containing different kinds of defined P sources by low-temperature conversion (LTC) at 500 °C and subsequent thermochemical treatment of the LTC product with Na additives (TCT) at 950 °C, respectively. Pot experiments with ryegrass were carried out to determine the plant availability of P of the different treatments. The poly-P (here pyrophosphates) based fertilizers had a very high plant availability after both thermal treatments. During LTC treatment the plant availability of the Fe-P and Al-P variants increased because of the Formation of Fe(II) phosphates and/or pyro-/polyphosphates. Especially the formation of Al-polyphosphate shows a high plant availability. The subsequent TCT further increased strongly the plant availability of the Fe-P variants because of the formation of highly plant-available CaNaPO4. Thus, a direct TCT without prior LTC probably also produce CaNaPO4 and is recommended for Fe-P based SSL. However, a molar Ca/P ratio of � 1 in the fertilizer is favorable for CaNaPO4 formation. Thus, the knowledge on the source of primary P in SSL is essential for choosing the accurate thermal treatment method to produce highly plant-available P-fertilizers from SSL.
KW - Phosphorus
KW - Sewage sludge
KW - X-ray diffraction
KW - X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy
KW - Fertilizer
PY - 2021
U6 - https://doi.org/10.1080/01904167.2021.1994595
SN - 0190-4167
VL - 45
IS - 8
SP - 1123
EP - 1133
PB - Taylor & Francis Online
AN - OPUS4-53755
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
A1 - Rivard, C.
A1 - Wilken, V.
A1 - Muskolus, A.
T1 - Unravelling plant-availability of recovered P-fertilizers by pot experiments and P X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy
N2 - Pot experiments are often performed to analyze the plant-availability of phosphorus (P) in P-fertilizers. However, these experiments do not determine the P compounds present in the soil which are responsible for the yield increase. In order to better understand the results of pot experiments we analyzed the soils by P K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy to determine the P species and unravel transformation processes. We carried out pot experiments with maize testing different waste water derived recycling P-fertilizers on an acidic and a neutral soil. Soils samples before sowing and after harvest were collected and prepared for analysis. A combination of macro- and µ-XANES spectroscopy was used to determine the chemical state of the overall soil P and to identify P compounds in P-rich spots localized by micro-X-ray fluorescence (µ-XRF). P K-edge macro-XANES spectroscopy detected organic P and/or P sorbed onto organic matter or other substrates in the unfertilized and fertilized soils. In addition, µ-XRF mapping in combination with P K-edge µ-XANES spectroscopy evidenced that some P phases present in recycling P-fertilizers (magnesium phosphate and calcium sodium phosphate) react with co-fertilized ammonium nitrate and form highly plant-available ammonium phosphates in the soil. In opposite, apatites were not affected by the presence of ammonium. Thus, for a boost of the plant-availability of P in recycling P-fertilizers these fertilizers should be directly co-fertilized with nitrogen (N) sources that contain a high amount of ammonium instead of nitrate. Possibly, a specific preparation of NP-fertilizers by granulation of recycling P-fertilizers with ammonium compounds and a nitrification inhibitor could enhance the plant-availability of the produced fertilizer whereby they become more competitive to commercially available NP-fertilizers based on phosphate rock.
T2 - IPW8 - International Phosphorus Workshop
CY - Rostock, Germany
DA - 12.09.2016
KW - Phosphorus fertilizer
KW - XANES spectroscopy
PY - 2016
AN - OPUS4-37376
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Wellendorf, Stephan
T1 - Chemical reactions during the preparation of P and NPK fertilizers from thermochemically treated sewage sludge ashes
KW - NPK fertilizer
KW - P fertilizer
KW - Phosphorus recycling
KW - Sewage sludge ash
KW - Urban mining
PY - 2010
U6 - https://doi.org/10.1111/j.1747-0765.2010.00485.x
SN - 0038-0768
SN - 1747-0765
VL - 56
IS - 4
SP - 627
EP - 635
PB - Blackwell Publ. Asia
CY - Tokyo, Japan
AN - OPUS4-21924
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Kohl, Anka
A1 - Adam, Christian
T1 - Spectroscopic investigation in the mid- and far-infrared regions of phosphorus fertilizers derived from thermochemically treated sewage sludge ash
N2 - Inorganic phosphorus and nitrogen-phosphorus-potassium (NPK) fertilizers based on phosphates from thermochemically treated sewage sludge ash were analyzed using mid-infrared (mid-IR) and far-infrared (FIR) spectroscopy. The different compounds present in the fertilizers were qualitatively determined with the help of recorded reference spectra of pure substances. Differentiation between various phosphates and other compounds such as sulfates, nitrates, and oxides was possible using combined interpretation of the mid-IR and FIR spectra. The results are in agreement with previous X-ray diffraction (XRD) measurements of the same samples. The main phosphate phases detected were NH4H2PO4, MgHPO4·3H2O, Mg3(PO4)2, Ca5(PO4)5Cl, CaHPO4·2H2O, Ca(H2-PO4)2·H2O, and AlPO4. Furthermore, K2SO4, NH4NO3, Fe2O3, and SiO2 were identified in the IR spectra. However, ammonium and sulfate compounds were only identified in the mid-IR region but were not detectable in the FIR region.
KW - Sewage sludge ash
KW - Fertilizer
KW - P-fertilizer
KW - Phosphorus compounds
KW - Mid-infrared spectroscopy
KW - Far-infrared spectroscopy
PY - 2011
U6 - https://doi.org/10.1366/10-06168
SN - 0003-7028
SN - 1943-3530
VL - 65
IS - 3
SP - 265
EP - 271
PB - Society for Applied Spectroscopy
CY - Frederick, Md.
AN - OPUS4-23270
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
T1 - Heavy metal removal from sewage sludge ash by thermochemical treatment with gaseous hydrochlorid acid
N2 - Sewage sludge ash (SSA) is a suitable raw material for fertilizers due to its high phosphorus (P) content. However, heavy metals must be removed before agricultural application and P should be transferred into a bioavailable form. The utilization of gaseous hydrochloric acid for thermochemical heavy metal removal from SSA at approximately 1000 °C was investigated and compared to the utilization of alkaline earth metal chlorides. The heavy metal removal efficiency increased as expected with higher gas concentration, longer retention time and higher temperature. Equivalent heavy metal removal efficiency were achieved with these different Cl-donors under comparable conditions (150 g Cl/kg SSA, 1000 °C). In contrast, the bioavailability of the P-bearing compounds present in the SSA after thermal treatment with gaseous HCl was not as good as the bioavailability of the P-bearing compounds formed by the utilization of magnesium chloride. This disadvantage was overcome by mixing MgCO3 as an Mg-donor to the SSA before thermochemical treatment with the gaseous Cl-donor. A test series under systematic variation of the operational parameters showed that copper removal is more depending on the retention time than the removal of zinc. Zn-removal was declined by a decreasing ratio of the partial pressures of ZnCl2 and water.
KW - Phosphorus recycling
KW - Sewage sludge ash
KW - Heavy metal elimination
KW - Urban mining
PY - 2011
U6 - https://doi.org/10.1021/es2007319
SN - 0013-936X
SN - 1520-5851
VL - 45
IS - 17
SP - 7445
EP - 7450
PB - ACS Publ.
CY - Washington, DC
AN - OPUS4-24170
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
A1 - Wellendorf, Stephan
A1 - Schick, J.
A1 - Kratz, S.
A1 - Schnug, E.
ED - Ashley, K.
ED - Mavinic, D.
ED - Koch, F.
T1 - Phosphorus recovery by thermochemical treatment of sewage sludge ash - Results of the European FP6-project SUSAN
T2 - International conference on nutrient recovery from wastewater streams
CY - Vancouver, BC, Canada
DA - 2009-05-10
PY - 2009
SN - 9781843392323
SP - 417
EP - 430
PB - IWA Publishing
CY - London, UK
AN - OPUS4-19485
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Vogel, Christian
A1 - Wellendorf, Stephan
A1 - Adam, Christian
ED - Hilty, L. M.
ED - Itoh, H.
ED - Hayashi, K.
ED - Edelmann, X.
T1 - Phosphorus recycling from sewage sludge ash and meat and bone meal by thermochemical treatment
N2 - Phosphorus can be recycled by thermochemical treatment of sewage sludge ashes using a chlorine-donor at
1000°C. Heavy metals in the sewage sludge ashes are removed and the phosphorus of the developing
phosphate-phases is characterised by a high bioavailability.
The separated heavy metals can be post-treated for recycling purposes. The P-content in the product can be
increased by addition of meat and bone meal into the thermochemical process introducing process energy at the
same time. However, first investigations showed that the elimination rates of heavy metals and the P-solubility in
citric acid decreased if meat and bone meal ash (MBMA) was added to sewage sludge ash before
thermochemical treatment.
T2 - R'09 Twin world congress and world resources forum
CY - Davos, Switzerland
DA - 2009-09-14
KW - Phosphorus recycling
KW - Sewage sludge
KW - Meat and bone meal
KW - Heavy metal recycling
PY - 2009
SN - 978-3-905594-54-6
IS - Chapter B1
SP - 1
EP - 6
CY - St. Gallen, Switzerland
AN - OPUS4-20274
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adam, Christian
A1 - Reuther, H.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Menzel, Michael
A1 - Emmerling, Franziska
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - First identification of the tridymite form of AlPO4 in municipal sewage sludge ash
N2 - Sewage sludge and sewage sludge ashes (SSA) are produced in huge amounts at municipal waste water treatment plants (WWTP) all around the world and have become an issue for many urbanized areas. To deal with this unceasing mass flow in an ecologically and economically responsible way a comprehensive chemical and structural characterization of all types of SSA is needed. X-ray powder diffraction (XRD) is one of the most promising analytical methods for this task. Although, there has been ample chemical evidence showing that many SSA contain aluminium phosphate as a major component up to now no aluminium phosphate or aluminium-rich mixed phosphate phase has been reported to be identified by XRD in a SSA produced at a mono-incineration facility. The outcome of the present com-bined XRD and Mossbauer spectroscopy investigation provides comprehensive evidence closing this gap for the first time.
KW - Aluminium phosphate
KW - AlPO4
KW - Tridymite
KW - Sewage sludge ash
KW - Incinerator
KW - Ash
PY - 2011
U6 - https://doi.org/10.1524/zkpr.2011.0067
SN - 0044-2968
VL - 1
SP - 443
EP - 448
PB - Oldenbourg
CY - München
AN - OPUS4-24297
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Rivard, C.
A1 - Tanabe, I.
A1 - Adam, Christian
T1 - Microspectroscopy – promising techniques to characterize phosphorus in soil
N2 - Phosphorus (P) is an essential element for all forms of life and is applied as fertilizer in agriculture. The P availability for plants may be highly dependent on the chemical state of P in fertilizers and soils; however, the nature of this dependence remains obscure due to the limitations of generally applied wet chemical and instrumental analytical approaches. This paper focuses on recently developed infrared, Raman, ultraviolet and X-ray microspectroscopic techniques for the characterization of P in soil. Microspectroscopic techniques have the advantage that discrete P phases can be distinguished and characterized even if their mass fractions are very low. However, only small volumes of soil can be analyzed by microspectroscopic methods hence a combination of macro- and microspectroscopic techniques is a promising concept.
KW - Infrared
KW - Microspectroscopy
KW - Phosphorus
KW - Raman
KW - Soil
KW - Ultraviolet
KW - X-ray absorption near-edge structure (XANES)
PY - 2016
U6 - https://doi.org/10.1080/00103624.2016.1228942
SN - 0010-3624
SN - 1532-2416
VL - 47
IS - 18
SP - 2088
EP - 2102
AN - OPUS4-38341
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium additives under reducing conditions analyzed by thermogravimetry
N2 - Phosphorus (P) for fertilizer use can be recovered from sewage sludge ash (SSA). To enhance the bioavailability of P and reduce the heavy metal content of SSA, it can be treated thermochemically with Na2CO3 or Na2SO4 at 950 °C in a rotary kiln using dry sewage sludge or lignite as reducing agent. These processes were investigated by thermogravimetry/differential thermal analysis coupled with gas analysis. Reducing conditions in this experimental setup were provided by 2 % hydrogen in the Ar carrier gas. During SSA + Na2CO3 treatment CO2, CO and water were detected in the off-gas. During SSA + Na2SO4 treatment SO2, some CO2 and water were detected. Heavy metal removal was more efficient for SSA + Na2CO3 compared to the sulfate variant. A SSA + Na2SO4 + lignite variant which also formed CO shifted the heavy metal removal to the results obtained with Na2CO3 which was obviously due to the additional reduction potential. However, Zn evaporation was not achieved with the Na2SO4 variants which were most probably due to immobilization as ZnS.
KW - Phosphorus recovery
KW - Thermochemical treatment
KW - Sewage sludge ash
KW - Reducing conditions
KW - Heavy metal evaporation
KW - FT-IR gas analysis
PY - 2016
U6 - https://doi.org/10.1007/s10973-015-5016-z
SN - 1388-6150
SN - 1418-2874
SN - 0368-4466
SN - 1572-8943
VL - 123
IS - 2
SP - 1045
EP - 1051
PB - Springer
CY - Dordrecht
AN - OPUS4-34556
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Radtke, Martin
A1 - Reinholz, Uwe
A1 - Schäfers, F.
A1 - Adam, Christian
T1 - Chemical state of chromium, sulfur, and iron in sewage sludge ash based phosphorus fertilizers
N2 - As an essential element of all life forms, phosphorus (P) is vital to the fertilizer industry. With decreasing quantity and quality of phosphate rock resources, recycling P-fertilizers from wastewater is of increasing interest. The P-fertilizer products of a recently developed thermochemical process for P recovery from sewage sludge ash (SSA) were investigated by chromium, sulfur, and iron K-edge X-ray near-edge structure (XANES) spectroscopy. This paper focuses the formation and prevention of toxic chromium(VI) and toxic sulfides during the thermochemical processes. Reducing conditions prevent the oxidation of chromium(III) in the SSA to toxic chromium(VI). Sulfides formed under the reducing conditions are nontoxic iron sulfides. Hematite (Fe2O3) present in the SSA is reduced to magnetite (Fe3O4). A gentle post-treatment at 400 °C under oxidizing conditions converts the iron sulfides into plant-available iron sulfates. This oxidative post-treatment does not form undesired chromium(VI) compounds.
KW - X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Chromium
KW - Sulfur
KW - Iron
PY - 2015
U6 - https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b00678
SN - 2168-0485
VL - 3
IS - 10
SP - 2376
EP - 2380
PB - ACS Publ.
CY - Washington, DC
AN - OPUS4-34166
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Stemann, Jan
A1 - Holldack, K.
A1 - Sekine, R.
A1 - Lipiec, E.
A1 - Adam, Christian
T1 - Thermal treatment of chromium (III) oxide with carbonates analyzed by far-infrared spectroscopy
PY - 2015
SN - 0003-7028
SN - 1943-3530
VL - 69
IS - 10
SP - 1210
EP - 1214
PB - Society for Applied Spectroscopy
CY - Frederick, Md.
AN - OPUS4-34635
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Steckenmesser, D.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Böhm, L.
A1 - Heyde, B.
A1 - Adam, Christian
T1 - Fate of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in sewage sludge carbonisates and ashes – A risk assessment to a thermochemical phosphorus-recycling process
N2 - In the near future, phosphorus (P) recycling will gain importance in terms of decreasing primary resources. Sewage sludge (SSL) is an adequate secondary P-resource for P-fertilizer production but it is also a sink for heavy metals and organic pollutants. The present study is an investigation on thermochemical P-recycling of SSL. Various temperatures and amendments were tested regarding their performance to remove heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and simultaneous increase of the plant-availability of P. The investigations were carried out on two types of SSL originating from wastewater treatment plants with chemical P-precipitation and enhanced biological P-removal, respectively. The results show that thermochemical treatment with chlorine donors is suitable to remove the majority of heavy metals and that a combination of a gaseous chlorine donor (HCl) and sodium additives leads to both high heavy metal removal and high plant availability of P. Furthermore, plant experiments Show that almost all investigated thermochemical treatments can significantly reduce the bioavailability and plant uptake of heavy metals. Furthermore, PAHs are secondarily formed during low-temperature treatments (400–500 ° ), but can be significantly reduced by using sodium carbonate as an additive.
KW - Fertilzer
KW - Pollutant
KW - Phosphorus
PY - 2018
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.06.027
SN - 0956-053X
VL - 78
SP - 576
EP - 587
PB - Elsevier Ltd.
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-45341
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Helfenstein, J.
A1 - Massey, M.
A1 - Sekine, R.
A1 - Kretzschmar, R.
A1 - Beiping, L.
A1 - Peter, T.
A1 - Chadwick, O.
A1 - Tamburini, F.
A1 - Rivard, C.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
A1 - Pradas del Real, A.
A1 - Castillo-Michel, H.
A1 - Zuin, L.
A1 - Wang, D.
A1 - Félix, R.
A1 - Lassalle-Kaiser, B.
A1 - Frossard, E.
T1 - Microspectroscopy reveals dust-derived apatite grains in acidic, highly-weathered Hawaiian soils
N2 - Dust deposition is an important source of phosphorus (P) to many ecosystems. However, there is little evidence of dust-derived P-containing minerals in soils. Here we studied P forms along a well-described climatic Gradient on Hawaii, which is also a dust deposition gradient. Soil mineralogy and soil P forms from six sites along the climatic gradient were analyzed with bulk (X-ray diffraction and P K-edge X-ray absorption near edge structure) and microscale (X-ray fluorescence, P K-edge X-ray absorption near edge structure, and Raman) analysis methods. In the wettest soils, apatite grains ranging from 5 to 30 μm in size were co-located at the micro-scale with quartz, a known continental dust indicator suggesting recent atmospheric deposition. In addition to co-location with quartz, further evidence of dust-derived P included backward trajectory modeling indicating that dust particles could be brought to Hawaii from the major global dust-loading areas in central Asia and northern Africa. Although it is not certain whether the individual observed apatite grains were derived from long-distance transport of dust, or from local dust sources such as volcanic ash or windblown fertilizer, these observations offer direct evidence that P-containing minerals have reached surface layers of highly-weathered grassland soils through atmospheric deposition.
KW - Phosphorus
KW - soil
KW - microspectroscopy
KW - Raman spectroscopy
KW - XANES spectroscopy
KW - x-ray diffraction
PY - 2021
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-511522
SN - 0166-0918
SN - 1872-6259
VL - 381
SP - 114681-1
EP - 114681-11
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-51152
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Dombinov, V.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Willbold, S.
A1 - Levandowski, G. V.
A1 - Meiller, M.
A1 - Müller, F.
A1 - Zang, J. W.
A1 - da Fonseca-Zang, W. A.
A1 - Jablonowski, N. D.
A1 - Schrey, S. D.
A1 - Adam, Christian
T1 - Soybean Fertilized by P-Phases from Bagasse-Based Materials: P-Extraction Procedures, Diffusive Gradients in Thin Films (DGT), and X-ray Diffraction Analysis (XRD)
N2 - The Brazilian sugarcane industry produced around 173 million tons (Mt) of bagasse in 2018. Bagasse is a by-product of juice extraction for ethanol and sugar production and is combusted in order to generate power, producing up to 10 Mt of ash per year. This ash contains various concentrations of plant nutrients, which allow the ash to be used as a crop fertilizer. However, the concentration and extractability of phosphorus (P), an essential plant nutrient, are low in bagasse ash. To increase the P content, we co-gasified and co-combusted bagasse with P-rich chicken manure. The resulting ash was thermochemically post-treated with alkali additives (Na2SO4 and K2SO4) to increase the availability of P to plants. We aimed to: (i) investigate the effect of thermochemical post-treatment of co-gasification residue and co-combustion ash on P availability to soybeans, (ii) explore the potential of chemical extraction methods (citric acid, neutral ammonium citrate, formic acid, and Mehlich-I) and diffusive gradients in thin films (DGT) to predict the availability of P to soybeans, and (iii) identify the responsible P-phases using X-ray diffraction . We evaluated P availability to soybeans growing in Brazilian Oxisol soil in two independent greenhouse pot experiments. The positive effect of thermochemical treatment on P availability from gasification residue was confirmed through the observation of increased P uptake and biomass in soybean plants. These findings were confirmed by chemical extraction methods and DGT. The gasification residue contained whitlockite as its main P-bearing phase. Thermochemical post-treatment converted whitlockite into highly soluble CaNaPO4. In contrast, co-combustion ash already contained highly soluble Ca(Na,K)PO4 as its main P-bearing phase, making thermochemical post-treatment unnecessary for increasing P availability. In conclusion, increased extractability and availability of P for soybeans were closely connected to the formation of calcium alkali phosphate. Our findings indicate that this combined methodology allows for the prediction of P-fertilization effects of ash.
KW - Sugar cane bagasse
KW - Chicken manure ash
KW - Thermochemical treatment
KW - Nutrient
KW - Plant availability
PY - 2020
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-509735
VL - 10
SP - 895
EP - 6
PB - MDPI
AN - OPUS4-50973
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - RPRT
A1 - Wiesler, F.
A1 - Hund-Rinke, K.
A1 - George, E.
A1 - Greef, J.-M.
A1 - Holz, F.
A1 - Hölze, L.E.
A1 - Hülsbergen, K.-J.
A1 - Martin, S.
A1 - Severin, K.
A1 - Spielvogel, S.
A1 - Geiger, P.
A1 - Nawotke, C.
A1 - Kehlenbeck, H.
A1 - Schenkel, H.
A1 - Adam, Christian
A1 - Bloem, E.
A1 - Frank, D.
A1 - Goldbach, H.E.
A1 - Heene, M.
A1 - Kratz, S.
A1 - Kruse, A.
A1 - Möller, K.
A1 - Pinnekamp, J.
A1 - Schoumans, O.F.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Wulf, S.
T1 - Recyclingphosphate in der Düngung – Nutzen und Grenzen
N2 - Weltweit werden etwa 80–85 % aller abgebauten Rohphosphate für die Produktion von Düngemitteln verwendet. Bei noch steigendem Bedarf an Phosphor (P) geht man derzeit davon aus, dass die weltweiten P-Reserven noch über 200 Jahre ausreichen. Um den P-Vorrat langfristig abzusichern, sollte der in Reststoffen enthaltene Phosphor möglichst umfänglich genutzt werden. Dieser Forderung trägt das von der Bundesregierung 2012 erstmals beschlossene Deutsche Ressourceneffizienzprogramm ProgRess Rechnung. Rohphosphat wird auch seitens der Europäischen Kommission aufgrundseiner ökonomischen Bedeutung und des unsicheren Angebots als „kritischer Rohstoff“ eingestuft. Vor diesem Hintergrund hat die Bundesregierung in der Verordnung zur Neuordnung der Klärschlammverwertung vom 27. September 2017 in Deutschland eine verpflichtende technische Rückgewinnung von Phosphor für Abwasserbehandlungsanlagen ab einer Ausbaugröße von 100.000 Einwohnerwerten (12 Jahre nach Inkrafttreten der Verordnung) bzw. ab einer Ausbaugröße von über 50.000 Einwohnerwerten (15 Jahre nach Inkrafttreten der Verordnung) vorgeschrieben. Die Verordnung enthält keine Vorgaben hinsichtlich der anzuwendenden Technologie bei der Phosphorrückgewinnung. Ausgenommen von der Rückgewinnungspflicht sind Klärschlämme mit niedrigen Phosphorgehalten (weniger als 20 Gramm Phosphor je Kilogramm Klärschlamm-Trockenmasse). Auch die im Jahre 2017 verabschiedeten neuen Rechtsvorschriften für die Düngung verlangen zukünftig einen nachhaltigen und ressourceneffizienten Umgang mit Nährstoffen bei der landwirtschaftlichen Erzeugung und schränken die P-Zufuhr insbesondere auf hoch versorgten Böden ein (Düngeverordnung vom 26. Mai 2017). Dies wird zu einem mehr am Pflanzenbedarf orientierten und ggf. vermehrt überbetrieblichen Einsatz von wirtschaftseigenen Düngern führen. Um den politischen und gesetzlichen Anforderungen gerecht zu werden, müssen einerseits wirksame und kosteneffiziente technische Verfahren zum P-Recycling (weiter)entwickelt werden. Andererseits müssen die Recyclingprodukte die Anforderungen für eine direkte Verwendung in der Landwirtschaft oder als Rohstoff für die Herstellung von Düngemitteln erfüllen. In dem vorliegenden Standpunkt wird zunächst der potenzielle Beitrag von Reststoffen zur Deckung des P-Bedarfs in der deutschen Pflanzenproduktion geschätzt. Für die wichtigsten Reststoffe werden technische Verfahren zur P-Rückgewinnung bzw. Aufarbeitung skizziert. Auf Basis der Anforderungen der Landwirtschaft bzw. der Düngemittelindustrie
an die P-Recyclingprodukte werden deren Herstellungsverfahren bewertet. Schließlich wird der Regelungs- und Forschungsbedarf formuliert.
KW - Phosphor
KW - Düngemittel
KW - Diffusive Gradients in thin films (DGT)
PY - 2020
SP - 1
EP - 19
PB - Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
CY - Berlin
AN - OPUS4-51011
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Hoffmann, Marie
A1 - Krüger, O.
A1 - Murzin, V.
A1 - Caliebe, W.
A1 - Adam, Christian
T1 - Chromium (VI) in phosphorus fertilizers determined with the diffusive gradients in thin-films (DGT) technique
N2 - Phosphorus (P) fertilizers from secondary resources became increasingly important in the last years. However, these novel P-fertilizers can also contain toxic pollutants such as chromium in its hexavalent state (Cr(VI)). This hazardous form of chromium is therefore regulated with low limit values for agricultural products even though the correct determination of Cr(VI) in these fertilizers may be hampered by redox processes, leading to false results. Thus, we applied the novel diffusive gradients in thin-films (DGT) technique for Cr(VI) in fertilizers and compared the results with the standard wet chemical extraction method (German norm DIN EN 15192) and Cr K-edge X-ray Absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy. We determined an overall good correlation between the wet chemical extraction and the DGT method. DGT was very sensitive and for most tested materials selective for the analysis of Cr(VI) in P-fertilizers. However, hardly soluble Cr(VI) compounds cannot be detected with the DGT method since only mobile Cr(VI) is analyzed. Furthermore, Cr K-edge XANES spectroscopy showed that the DGT binding layer also adsorbs small amounts of mobile Cr(III) so that Cr(VI) values are overestimated. Since certain types of the P fertilizers contain mobile Cr(III) or partly immobile Cr(VI), it is necessary to optimize the DGT binding layers to avoid aforementioned over- or underestimation. Furthermore, our investigations showed that the Cr K-edge XANES spectroscopy technique is unsuitable to determine small amounts of Cr(VI) in fertilizers (below approx. 1% of Cr(VI) in relation to total Cr).
KW - Phosphorus fertilizer
KW - Sewage sludge ash
KW - Diffusive Gradients in thin films (DGT)
KW - Chemical extraction
KW - XANES spectroscopy
PY - 2020
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-509578
SN - 0944-1344
VL - 27
SP - 24320
EP - 24328
PB - Springer
AN - OPUS4-50957
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Amidani, L.
A1 - Adam, Christian
T1 - Chemical state of mercury and selenium in sewage sludge ash based P-fertilizers
N2 - Phosphorus-fertilizers from secondary resources such as sewage sludge ash (SSA) will become more important in the future as they could substitute conventional fertilizers based on the nonrenewable resource phosphate rock. Thermochemical approaches were developed which remove heavy metals from SSA prior to its fertilizer application on farmlands. We analyzed the chemical state of mercury and selenium in SSA before and after thermochemical treatment under different conditions for P-fertilizer production by X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy. In some incineration plants the mercury loaded carbon adsorber from off-gas cleaning was collected together with the SSA for waste disposal. SSAs from those plants contained mercury mainly bound to carbon/organic material. The other SSAs contained inorganic mercury compounds which are most probably stabilized in the SSA matrix and were thus not evaporated during incineration. During thermochemical treatment, carbon-bound mercury was removed quantitatively. In contrast, a certain immobile fraction of inorganic mercury compounds remained in thermochemically treated SSA, which were not clearly identified. HgSe might be one of the inorganic compounds, which is supported by results of Se K-edge XANES spectroscopy. Furthermore, the chemical state of selenium in the SSAs was very sensitive to the conditions of the thermochemical treatment.
KW - X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Mercury
KW - Selenium
KW - Mercury selenide (HgSe)
PY - 2016
UR - http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.03.079
U6 - https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.03.079
VL - 313
SP - 179
EP - 184
PB - Elsevier B.V.
CY - Amsterdam, Netherlands
AN - OPUS4-35718
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Sekine, R.
A1 - Huang, J.
A1 - Steckenmesser, D.
A1 - Steffens, D.
A1 - Huthwelker, T.
A1 - Borca, C.
A1 - Pradas del Real, A.
A1 - Castillo-Michel, H.
A1 - Adam, Christian
T1 - Effects of a nitrification inhibitor on nitrogen species in the soil and the yield and phosphorus uptake of maize
N2 - Phosphorus (P) resource availability is declining and the efficiency of applied nutrients in agricultural soils is becoming increasingly important. This is especially true for P fertilizers from recycled materials, which often have low plant availability. Specific co-fertilization with ammoniumcan enhance P plant availability in soils amended with these P fertilizers, and thus the yield of plants. To investigate this effect, we performed a pot experiment with maize in slightly acidic soil (pH 6.9) with one water-soluble (triple superphosphate [TSP]) and two water-insoluble (sewage sludge-based and hyperphosphate [Hyp]) P fertilizers and anammoniumsulfate nitrate with or without a nitrification inhibitor (NI). The dry matter yield of maize was significantly increased by the NI with the Hyp (from 14.7 to 21.5 g/pot) and TSP (from 40.0 to 45.4 g/pot) treatments. Furthermore, P uptake was slightly increased in all three P treatments with the NI, but not significantly. Olsen-P extraction and P K-edge micro-X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy showed that apatite-P of the water insoluble P fertilizers mobilized during the plant growth period. In addition, novel nitrogen (N) K-edge micro-XANES spectroscopy and the Mogilevkina method showed that the application of an NI increased the fixation of ammonium in detectable hot spots in the soil. Thus, the delay in the nitrification process by the NI and the possible slow-release of temporarily fixed ammoniumin the soil resulted in a high amount of plant available Ammonium in the soil solution. This development probably decreases the rhizosphere pH due to release of H+ by plants during ammoniumuptake, whichmobilizes phosphorus in the amended soil and increases the dry matter yield of maize. This is especially important for water-insoluble apatite-based P fertilizers (conventional and recycled), which tend to have poor plant availability.
KW - Fertilzer
KW - Phosphorus recovery
KW - Ammonium
KW - Nitrification inhibitor
KW - XANES spectroscopy
KW - Diffusive gradients in thin films (DGT)
PY - 2020
U6 - https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136895
SN - 1879-1026
VL - 715
SP - 1
EP - 8
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-50477
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Kratz, S.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
T1 - Agronomic performance of P recycling fertilizers and methods to predict it: a review
N2 - Phosphorus (P) is an essential element for all life forms, and P-availability thus an important driver of a functioning agriculture. However, phosphate rock resources for P-fertilizer production are only available in a few countries. Therefore, P-recovery from waste materials has become of increasing interest during the last decade and has been investigated worldwide. In order to characterize potential novel P-fertilizers made from recycled materials, a large array of P-compound characterizations, chemical extractions and growth experiments were performed. This review bundles the work carried out in that field over the last years. Overall, P-fertilizers from recycled materials show a broad range of P-compounds with very different chemical structure and solubility. Growth experiments performed to assess their fertilizing effects display high variations for most of the products. While these experiments have demonstrated that some fertilizers made of recycled materials may reach P effects in the same order of magnitude as water-soluble phosphate rock-based fertilizers, an important limitation in their interpretation is the fact that they often vary considerably in their experimental design. The existing data show clearly that standardization of growth experiments is urgently needed to achieve comparable results. Standard chemical extractants used to assess the chemical solubility of P-fertilizers were found to be of limited reliability for predicting plant P uptake. Therefore, alternative methods such as sequential fractionation, or the extraction of incubated soil/fertilizer mixtures with standard soil extractants or with P sink methods should be tested more intensively in the future to provide alternative options to predict the P-availability of fertilizers from recycled materials.
KW - Recycling fertilizer
KW - Phosphorus
KW - Chemical extraction methods
KW - Agronomic performance
KW - Incubated soil/fertilizer mixtures
KW - P sink method
KW - Diffusive gradients in thin films (DGT)
PY - 2019
U6 - https://doi.org/10.1007/s10705-019-10010-7
SN - 1385-1314
SN - 1573-0867
VL - 115
IS - 1
SP - 1
EP - 39
PB - Springer
AN - OPUS4-48713
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Hoffmann, Marie
A1 - Taube, Mareike
A1 - Krüger, O.
A1 - Baran, R.
A1 - Adam, Christian
T1 - Uranium and thorium species in phosphate rock and sewage sludge ash based phosphorus fertilizers
N2 - Phosphorus (P) is an essential element for all forms of life and is thus often applied as phosphate rock-based P-fertilizers in agriculture to enable continuous farming. However, these P-fertilizers contain also hazardous uranium (U) and thorium (Th), up to 660 and 220 mg/kg, respectively. On the contrary, novel P-fertilizers made from sewage sludge (ash) contain only low mass fractions of U and Th. In addition to the total amount of U and Th in P-fertilizers, their mobility and bioavailability is important, which depends to a large extent on their chemical state, especially oxidation state and chemical bonding. Thus, we analyzed their chemical state in various P-fertilizers by U and Th L3-edge HERFD-XANES spectroscopy. Phosphate rocks and sewage sludge-based P-fertilizers contain mainly U(IV) compounds which have only a low bioavailability. In contrast, acidic treatment of phosphate rock to produce super phosphates lead to an oxidation to U(VI) compounds (including formation of uranium phosphates) with a strongly increased bioavailability. On the contrary, all analyzed P-fertilizers contain Th in form of strongly insoluble phosphates and oxides with a low bioavailability. Additionally performed water extractions and Diffusive Gradients in Thin-films (DGT) experiments support these findings.
KW - Phosphorus fertilizer
KW - Sewage sludge
KW - X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy
KW - Diffusive Gradients in Thin-films (DGT)
KW - Extraction
PY - 2020
U6 - https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121100
SN - 0304-3894
VL - 382
SP - 121100, 1
EP - 6
AN - OPUS4-48872
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Gentzmann, Marie
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Vogel, Christian
A1 - Gäbler, H.-E.
A1 - Huthwelker, T.
A1 - Adam, Christian
T1 - Investigation of scandium in bauxite residues of different origin
N2 - This paper focuses on the scandium speciation in bauxite residues of different origin. Insights into mineralchemical similarities and differences of these materials will be presented and links to their natural geological background discussed. The presented research should provide fundamental knowledge for the future development of efficient and viable technologies for Sc-recovery from bauxite residues derived from different bauxites and accumulating at different localities. In total, five bauxite residues were investigated which originated from Greece, Germany, Hungary and Russia (North Ural & North Timan) using a combination of different analytical tools. Those included: laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry, X-ray absorption near Edge structure (XANES) spectroscopy, μ-Raman spectroscopy as well as scanning electron microscopy and electron microprobe analyses. X-ray fluorescence and inductively coupled plasma mass spectrometry were used to determine the overall chemical composition. The investigated samples were found to exhibit a relatively homogenous distribution of Sc between the larger mineral particles and the fine-grained matrix except for Al-phases like diaspore, boehmite and gibbsite. These phases were found to be particularly low in Sc. The only sample where Sc mass fractions in Al-phases exceeded 50 mg/kg was the Russian sample from North Ural. Fe-phases such as goethite, hematite and chamosite (for Russian samples) were more enriched in Sc than the Al-phases.
In fact, in Greek samples goethite showed a higher capacity to incorporate or adsorb Sc than hematite. Accessory minerals like zircon, rutile/anatase and ilmenite were found to incorporate higher mass fractions of Sc (>150 mg/kg), however, those minerals are only present in small amounts and do not represent major host phases for Sc. In Russian samples from North Ural an additional Ca–Mg rich phase was found to contain significant mass fractions of Sc (>500 mg/kg). μ-XANES spectroscopy was able to show that Sc in bauxite residue occurs adsorbed onto mineral surfaces as well as incorporated into the crystal lattice of certain Fe-phases. According to our observations the bauxite type, i.e. karstic or lateritic, the atmospheric conditions during bauxitization, i.e. oxidizing or reducing, and consequently the dominant Sc-bearing species in the primary Bauxite influence the occurrence of Sc in bauxite residues. In karstic bauxites, underlying carbonate rocks can work as a pH-barrier and stabilize Sc. This prevents the Sc from being mobilized and removed during bauxitization. Hence, karstic bauxites are more prone to show a Sc enrichment than lateritic bauxites. Reducing conditions during bauxitization support the incorporation of Sc into clay minerals such as chamosite, which can dissolve and reprecipitate during Bayer processing causing Sc to be redistributed and primarily adsorb onto mineral surfaces in the bauxite residue. Oxidizing conditions support the incorporation of Sc into the crystal lattice of Fe-oxides and hydroxides, which are not affected in the Bayer process. The genetic history of the bauxite is therefore the major influential factor for the Sc occurrence in bauxite residues.
KW - Sc recovery
KW - Scandium
KW - Bauxite Residue
KW - Red Mud
KW - XANES
PY - 2021
U6 - https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2021.104898
SN - 0883-2927
VL - 126
SP - 104898
PB - Elsevier Ltd.
AN - OPUS4-52123
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Hermann, P.
A1 - Kästner, B.
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Hoehl, A.
A1 - Ulm, G.
A1 - Adam, Christian
T1 - Air and chlorine gas corrosion of different silicon carbides analyzed by nano-Fourier-transform infrared (nano-FTIR) spectroscopy
N2 - The present study shows the potential of high-resolution imaging and nano-Fourier-transform infrared (nano-FTIR) spectroscopy for corrosion science. The protective oxidation layers of different chlorine-gas treated silicon
carbides (SiCs) were characterized with these techniques. A nitrified SiC showed the highest resistant strength against chlorine corrosion at 1000 °C compared to the other SiCs. Nano-FTIR spectroscopy with a lateral resolution below 40 nm detected differences in the crystallinity of the bulk-SiC and in the transitional region to the protective layer. Furthermore, high-resolution imaging provides deep insight in the interfacial layer between bulk-SiC and the protective oxidation layer on sub-micrometer scale.
KW - Nano-Fourier-transform infrared spectroscopy
KW - Scattering-type scanning near-field optical microscopy (s-SNOM)
KW - Synchrotron radiation
KW - Corrosion
KW - Silicon carbide
KW - Chlorine
PY - 2018
U6 - https://doi.org/10.1016/j.corsci.2017.12.002
SN - 0010-938X
VL - 131
SP - 324
EP - 329
PB - Elsevier
AN - OPUS4-43648
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Rivard, C.
A1 - Wilken, V.
A1 - Muskolus, A.
A1 - Adam, Christian
T1 - Performance of secondary P-fertilizers in pot experiments analyzed by phosphorus X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy
N2 - A pot experiment was carried out with maize to determine the phosphorus (P) plant-availability of different secondary P-fertilizers derived from wastewater. We analyzed the respective soils by P K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy to determine the P chemical forms that were present and determine the transformation processes. Macro- and micro-XANES spectroscopy were used to determine the chemical state of the overall soil P and identify P compounds in P-rich spots. Mainly organic P and/or P adsorbed on organic matter or other substrates were detected in unfertilized and fertilized soils. In addition, there were indications for the formation of ammonium phosphates in some fertilized soils. However, this effect was not seen in the maize yield of all P-fertilizers. The observed reactions between phosphate from secondary P-fertilizers and cofertilized nitrogen compounds should be further investigated. Formation of highly plant-available compounds such as ammonium phosphates could make secondary P-fertilizers more competitive to commercial phosphate rock-based fertilizers with positive effects on resources conservation.
KW - Phosphorus
KW - Pot experiments
KW - Secondary P-fertilizer
KW - Sewage sludge ash
KW - Soil
KW - X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy
PY - 2018
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-433782
SN - 0044-7447
VL - 47
IS - 1
SP - 62
EP - 72
PB - Springer
AN - OPUS4-43378
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Fiedler, F.
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
A1 - Senz, R.
T1 - Determination of chromium (VI) in primary and secondary fertilizer and their respective precursors
N2 - Hexavalent chromium species (Cr(VI)) are often carcinogenic, of high acute toxicity, highly mobile, and thus pose a severe risk to health and environment. Fertilizers usually contain significant amounts of chromium. Therefore, a reliable analysis of chromium and the fraction of Cr(VI) are crucial for safe use of fertilizers. This problem is expected to increase in the future, since more and more recycled fertilizers emerge due to increasing fertilizer demand and respective supply risks. However, existing analytical methods have been developed for conventional fertilizers and have to be tested whether they are suitable for the new materials. Thus, we performed a wet-chemical extraction for Cr(VI) on several matrices as well as respective quality control experiments including spiking with Cr(III) and Cr(VI)compounds. We found the Cr(VI) amounts to be below 2 mg/kg except for a thermally post-treated sewage sludge ash (SSA) that showed 12.3 mg/kg. The presence of organic matter e.g. in sludge or precipitated struvite caused a reduction of spiked Cr(VI) and thus no satisfying recovery for Quality control. Cr(VI) reduction was also observed for SSA, presumably due to the presence of Fe(II) compounds.
Even though the tested procedure can be hampered in some recycled fertilizer matrices, it might be adapted to be applicable also for these complex samples.
KW - Chromium speciation
KW - Recycling fertilizers
KW - Matrix dependencies
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.05.011
SN - 0045-6535
VL - 182
SP - 48
EP - 53
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-40101
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Ramsteiner, M.
A1 - Sekine, R.
A1 - Doolette, A.
A1 - Adam, Christian
T1 - Characterization of phosphorus compounds in soils by deep ultraviolet (DUV) Raman microspectroscopy
N2 - Deep ultraviolet Raman microspectroscopy was successfully investigated as a new approach to analyze the chemical state of phosphorus compounds directly in soil. We demonstrate that ultraviolet excitation has the advantage to avoid the interference with the strong fluorescence, which occurs in the visible spectral range caused by organic matter in soils. Furthermore, the spatial resolution of <1 μm2 enables the detection of very small phosphorus particles. For some organic phosphorus compounds (β-glycerophosphate, aminomethylphosphonic acid), sample cooling to -100 °C is found to strongly reduce the rate of degradation induced by the illumination with the ultraviolet excitation light. However, phytic acid and adenosine monophosphate degraded even with cooling. Our results reveal the capability of deep ultraviolet Raman microspectroscopy as a high-resolution benchtop imaging technique for the analysis of local interactions between soil compounds with the potential to become an analytical key to improve the understanding of transformation mechanisms of phosphates as well as other mineral phases in soils.
KW - Phosphorus speciation
KW - Deep ultraviolet (DUV) Raman microspectroscopy
KW - Soil
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1002/jrs.5115
SN - 0377-0486
VL - 48
IS - 6
SP - 867
EP - 871
PB - Wiley
AN - OPUS4-40508
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Steckenmesser, D.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - Steffens, D.
T1 - Effect of various types of thermochemical processing of sewage sludges on phosphorus speciation, solubility, and fertilization performance
N2 - Sewage sludge has one of the highest phosphorus (P) recovery potentials of all waste materials.
Therefore, P-recycling from sewage sludge could contribute to closing the P-cycle. Recently, various thermal processes for P-recovery have been developed, but there is still a demand for information on the effect of different process parameters (e.g. additives and temperature) on P-speciation and especially on the fertilization performance. In the present study, two common methods (low-temperature conversion at 400–500 °C and thermochemical treatment at 950 °C) were investigated and combined to produce highly bioavailable P-fertilizers from two different types of sewage sludge based on chemical phosphorus precipitation (Chem-P) and enhanced biological phosphorus removal (Bio-P). The results of P-fractionation, X-ray diffraction analysis, and pot experiments with maize showed that Bio-P sludges attain high P-plant-availability after treatment at low temperatures (400 °C). In contrast, Chem-P sludges can adequately be treated at higher temperatures under reductive conditions with sodium additives to form highly bioavailable calcium-sodium-phosphate. Additionally, also highly heavy-metal contaminated sludges can be thermochemically treated at high temperatures to achieve the legal requirements for fertilizers.
KW - P-recovery
KW - Low-temperature-conversion
KW - Thermochemical treatment
KW - P-fractionation
KW - P-plant-availability
KW - Sewage sludge
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.02.019
SN - 0956-053X
VL - 62
SP - 194
EP - 203
AN - OPUS4-39907
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Sekine, R.
A1 - Steckenmesser, D.
A1 - Lombi, E.
A1 - Steffens, D.
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus availability of sewage sludge-based fertilizers determined by the diffusive gradients in thin films (DGT) technique
N2 - The plant-availability of phosphorus (P) in fertilizers and soil can strongly influence the yield of agricultural crops. However, there are no methods to efficiently and satisfactorily analyze the plant-availability of P in sewage sludge-based P fertilizers except by undertaking time-consuming and complex pot or field experiments. We employed the diffusive gradients in thin films (DGT) technique to quantify the plant P availability of various types of P fertilizers with a novel focus on sewage sludge-based P fertilizers. Mixtures of fertilizer and soil were incubated for 3 weeks at 60% water holding capacity. DGT devices were deployed at the beginning of the incubation and again after 1, 2, and 3 weeks. Two weeks of incubation were sufficient for the formation of plant-available P in the fertilizer/soil mixtures. In a pot experiment, the DGT technique predicted maize (Zea mays L.) biomass yield and P uptake significantly more accurately than standard chemical extraction tests for P fertilizers (e.g., water, citric acid, and neutral ammonium citrate). Therefore, the DGT technique can be recommended as a reliable and robust method to screen the performance of different types of sewage sludge-based P fertilizers for maize cultivation minimizing the need for time-consuming and costly pot or field experiments.
KW - Soil testing
KW - Chemical extraction tests
KW - Phosphate recovery
KW - Plant growth experiments
KW - Recycling
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1002/jpln.201600531
VL - 180
IS - 5
SP - 594
EP - 601
PB - Wiley VCH Verlag
AN - OPUS4-42413
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CHAP
A1 - Kratz, S.
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
ED - Holm, O.
ED - Thome-Kozmienski, E.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Pflanzenverfügbarkeit und agronomische Effizienz von klärschlammbasierten Phosphor (P)-Recyclingdüngern
N2 - Die agronomische Effizienz von Düngemitteln wird üblicherweise im Vegetationsversuch geprüft. Vegetationsversuche erlauben die Betrachtung unterschiedlicher Kulturpflanzen und deren Strategien der Nährstoffmobilisierung und -Aneignung ebenso wie die Berücksichtigung verschiedener Substrattypen und deren Eigenschaften hinsichtlich Nährstofffixierung und -freisetzung. Solche Versuche, selbst wenn sie nicht im Feld, sondern nur im Gefäß durchgeführt werden, sind jedoch sowohl zeit- als auch kostenintensiv. In erster Näherung wird die Pflanzenverfügbarkeit insbesondere von Phosphor (P)-Düngemitteln daher herkömmlicherweise mit Hilfe standardisierter chemischer Extraktionsmethoden abgeschätzt, deren Durchführung in der deutschen ebenso wie in der europäischen Düngemittelverordnung normiert ist. Diese Methoden werden auch im Rahmen der staatlichen Düngemittelverkehrskontrolle genutzt, um die Einhaltung düngemittelrechtlicher Vorgaben zu überprüfen. Wie jüngere Arbeiten gezeigt haben, ist jedoch die Übertragung herkömmlicher Standardextraktionsmethoden auf neue Dünger aus Recyclingmaterialien wie Klärschlamm mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Korrelationen zwischen P-Aufnahme im Vegetationsversuch und chemischer Löslichkeit im Standardextrakt sind oft nur mäßig bis schwach oder überhaupt nicht signifikant. Die vorliegende Literaturübersicht gibt einen Überblick zum aktuellen Stand des Wissens über die chemische Löslichkeit von klärschlammbasierten P-Recyclingdüngern, deren Effizienz im Vegetationsversuch und statistische Relationen zwischen beiden Parametern. Anschließend werden alternative Methoden
zur Abschätzung der P-Verfügbarkeit von Recyclingdüngern vorgestellt, die derzeit Gegenstand der wissenschaftlichen Diskussion sind.
KW - P-Recyclingdünger
KW - Phosphat
KW - DGT-Methode
KW - Agronomische Effizienz
PY - 2018
SN - 978-3-944310-43-5
SP - 391
EP - 408
PB - Thome-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-46551
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Steckenmesser, D.
A1 - Vogel, Christian
A1 - Adam, Christian
A1 - Steffens, D.
T1 - Effect of various types of thermochemical processing of sewage sludges on phosphorus speciation, solubility, and fertilization performance
N2 - Sewage sludge has one of the highest phosphorus (P) recovery potentials of all waste materials.
Therefore, P-recycling from sewage sludge could contribute to closing the P-cycle. Recently, various thermal processes for P-recovery have been developed, but there is still a demand for information on the effect of different process parameters (e.g. additives and temperature) on P-speciation and especially on the fertilization performance. In the present study, two common methods (low-temperature conversion at 400–500° C and thermochemical treatment at 950° C) were investigated and combined to produce highly bioavailable P-fertilizers from two different types of sewage sludge based on chemical phosphorus precipitation (Chem-P) and enhanced biological phosphorus removal (Bio-P). The results of P-fractionation, X-ray diffraction analysis, and pot experiments with maize showed that Bio-P sludges attain high P-plant-availability after treatment at low temperatures (400° C). In contrast, Chem-P sludges can adequately be treated at higher temperatures under reductive conditions with sodium additives to form highly bioavailable calcium-sodium-phosphate. Additionally, also highly heavy-metal contaminated sludges can be thermochemically treated at high temperatures to achieve the legal requirements for fertilizers.
KW - P-recovery
KW - Low-temperature-conversion
KW - Thermochemical treatment
KW - P-fractionation
KW - P-plant-availability
KW - Sewage sludge
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.02.019
SN - 0956-053X
VL - 62
SP - 194
EP - 203
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-41646
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vogel, Christian
A1 - Sekine, R.
A1 - Steckenmesser, D.
A1 - Lombi, E.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Zuin, L.
A1 - Wang, D.
A1 - Felix, R.
A1 - Adam, Christian
T1 - Combining diffusive gradients in thin films (DGT) and spectroscopic techniques for the determination of phosphorus species in soils
N2 - A wide range of methods are used to estimate the plant-availability of soil phosphorus (P). Published research has shown that the diffusive gradients in thin films (DGT) technique has a superior correlation to plant-available P in soils compared to standard chemical extraction tests. In order to identify the plantavailable soil P species, we combined DGT with infrared and P K- and L2,3-edge X-ray adsorption near edge structure (XANES) spectroscopy. This was achieved by spectroscopically investigating the dried binding layer of DGT devices after soil deployment. All three spectroscopic methods were able to distinguish between different kinds of phosphates (poly-, trimeta-, pyro- and orthophosphate) on the DGT binding layer. However, infrared spectroscopy was most sensitive to distinguish between different types of adsorbed inorganic and organic phosphates. Furthermore, intermediates of the time-resolved hydrolysis of trimetaphosphate in soil could be analyzed.
KW - Phosphorus plant-availability
KW - X-ray adsorption near-edge structure (XANES) spectroscopy
KW - Infrared spectroscopy
KW - Diffusive gradients in thin films (DGT)
PY - 2019
U6 - https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.01.037
SN - 0003-2670
VL - 1057
SP - 80
EP - 87
PB - Elsevier
AN - OPUS4-47471
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Kratz, S.
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
T1 - Düngewirkung von P-Rezyklaten
N2 - Die agronomische Effizienz von Düngemitteln wird üblicherweise in Vegetationsversuchen geprüft. Diese erlauben die es, unterschiedliche Kulturpflanzen und deren Strategien der Nährstoffmobilisierung und -aneignung zu betrachten und verschiedene Substrattypen und deren Eigenschaften im Hinblick auf Nährstofffixierung und -freisetzung zu berücksichtigen. Solche Versuche, selbst wenn sie nicht im Feld, sondern nur im Gefäß durchgeführt werden, sind jedoch sowohl zeit- als auch kostenintensiv. In erster Näherung wird die Pflanzenverfügbarkeit insbesondere von Phosphor (P)-Düngemitteln daher in der Regel mit Hilfe standardisierter chemischer Extraktionsmethoden abgeschätzt, deren Durchführung in der deutschen ebenso wie in der europäischen Düngemittelverordnung normiert ist. Diese Methoden werden auch bei der staatlichen Düngemittelverkehrskontrolle genutzt, um zu überprüfen, ob die düngemittelrechtlichen Vorgaben eingehalten werden. Wie jüngere Arbeiten gezeigt haben, ist es jedoch schwierig, herkömmliche Standardextraktionsmethoden auf neue Dünger aus Recyclingmaterialien wie Klärschlamm zu übertragen. Korrelationen zwischen P-Aufnahme im Vegetationsversuch und chemischer Löslichkeit im Standardextrakt sind oft nur mäßig bis schwach oder überhaupt nicht signifikant. Die vorliegende Literaturübersicht gibt einen Überblick zum aktuellen Stand des Wissens über die chemische Löslichkeit von klärschlammbasierten P-Recyclingdüngern, deren Effizienz im Vegetationsversuch und statistische Relationen zwischen beiden Parametern. Anschließend werden alternative Methoden zur Abschätzung der P-Verfügbarkeit von Recyclingdüngern vorgestellt, die derzeit Gegenstand der wissenschaftlichen Diskussion sind.
KW - Abwasser
KW - Agronomische Effizienz
KW - Chemische Löslichkeit
KW - Düngemittel
KW - Extraktion
KW - Klärschlamm
KW - Pflanzenverfügbarkeit
KW - Pflanzenwurzel
KW - Phosphat
KW - Phosphor
KW - P-Recyclingdünger
KW - Relative agronomische Effizienz (RAE)
KW - Struvit
KW - Vegetationsversuche
PY - 2019
VL - 32
IS - 1
SP - 14
EP - 21
PB - Rhombos-Verlag
CY - Berlin
AN - OPUS4-47941
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Köcher, Peter
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Thermochemische Aufbereitung von Klärschlammasche zu Phosphordünger
T2 - GVC-Arbeitssitzung
CY - Berlin, Germany
DA - 2004-04-26
PY - 2004
AN - OPUS4-3505
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Möglichkeiten zur umweltverträglichen Nutzung von Nährstoffen im Klärschlamm
T2 - Umwelttechnisch Integrierten Lehrveranstaltung (UTIL), TU
CY - Berlin, Germany
DA - 2006-06-07
PY - 2006
AN - OPUS4-12432
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Weimann, Karin
A1 - Sapich, Gudrun
A1 - Steglich, Hans-Eckhart
A1 - Segebade, Christian
T1 - Recycling von Photovoltaik-Dünnschichtmodulen mit nassmechanischen Verfahren - Ergebnissen des EU LIFE Projektes RESOLVED
T2 - Tagung "Aufbereitung und Recycling"
CY - Freiberg, Germany
DA - 2005-11-09
PY - 2005
AN - OPUS4-11090
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Kley, Gerd
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Thermochemische Aufbereitung von Klärschlammaschen zu Phosphordüngern - Das EU-Projekt SUSAN
T2 - 75. Darmstädter Seminar "Abwassertechnik"
CY - Darmstadt, Deutschland
DA - 2005-11-12
KW - Phosphor
KW - Ressourcenschutz
KW - Thermochemische Behandlung
KW - Chlorierung
KW - Düngemittel
KW - Stofftrennung
KW - Klärschlamm
KW - Mono-Verbrennung
PY - 2005
SN - 3-932518-63-2
N1 - Serientitel: Schriftenreihe WAR – Series title: Schriftenreihe WAR
IS - 167
SP - 265
EP - 285
PB - Inst. WAR
CY - Darmstadt
AN - OPUS4-11683
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Weimann, Karin
ED - White, T.
ED - Ferraris, C.
ED - Yu, L.
ED - Halada, K.
ED - Umezawa, O.
T1 - Recovery of non-renewable resources from waste
T2 - 7th International Conference on Ecomaterials (ICEM7); 3rd International Conference on Advanced Materials (ICMAT2005)
CY - Singapore
DA - 2005-07-03
PY - 2005
SN - 981-05-3611-9
VL - 1
SP - 148
EP - 155
PB - Stallion Press
CY - Singapore
AN - OPUS4-11831
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Adam, Christian
T1 - Ressourcen aus Abfall
N2 - Die Beseitigung unbehandelter Abfälle auf Deponien gehört der Vergangenheit an, nicht nur weil Verordnungen diese Praxis verbieten, sondern auch, weil wegen steigender Preise für Rohstoffe und sinkender Gehalte in Erzen auch in Abfällen nach Alternativen gesucht wird. In den Aschen aus Hausmüllverbrennungsanlagen können mit einfachen Verfahren Metalle zurückgewonnen werden. Mit dem Phosphor aus Klärschlammaschen können Düngemittel hergestellt und so natürliche Ressourcen geschont werden. In beiden Fällen ist die Anreicherung der Wertstoffe durch den Verbrennungsprozess vorteilhaft, da die Effizienz von Recyclingprozessen stark von der Konzentration im Ausgangsgut abhängig ist.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Disposal of untreated waste has come to end due to new legislation in this field. Furthermore as a response to increasing prices for primary raw materials and decreasing ore concentrations products from waste treatment display a source for secondary raw materials. Elemental metals can be easily separated from municipal solid waste incineration bottom ash. Fertilizers can be produced using phosphate from sewage sludge ashes thus preserving natural resources. In both cases the enrichment taking place in the incineration process facilitates the resource recovery, because the efficiency of recycling processes is dependent on the concentration of the input material.
KW - Klärschlammaschen
KW - NE-Metalle
KW - Phosphor
KW - Rostaschen
KW - Bottom ash
KW - Nonferrous metals
KW - Phosphorus
KW - Sewage sludge ash
PY - 2012
U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201100189
SN - 0009-286X
SN - 1522-2640
VL - 84
IS - 7
SP - 999
EP - 1004
PB - Wiley-VCH Verl.
CY - Weinheim
AN - OPUS4-26209
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Recycling of Waste Materials by Thermochemical Treatment
T2 - International Conference Environmental (Bio) Technologies & EU-FP7 Environment Brokerage Event
CY - Gdansk, Poland
DA - 2011-09-05
PY - 2011
AN - OPUS4-24326
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Case study - "Phosphorus recovery from sewage sludge - Results of the European FP6 - and FP7 - projects SUSAN and SUSYPHOS"
T2 - International Conference Environmental (Bio) Technologies & EU-FP7 Environment Brokerage Event
CY - Gdansk, Poland
DA - 2011-09-05
PY - 2011
AN - OPUS4-24327
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
ED - Rogge, A.
ED - Meng, B.
T1 - Optimierung von Rückbau und Aufbereitung von Altbeton
N2 - Die Qualität von rezyklierten Gesteinskörnungen muss nicht nur bautechnischen Anforderungen und rechtlich verbindlichen Umweltstandards genügen, sondern ihr Einsatz in der Betonherstellung wird auch vor dem Hintergrund der Leitlinien der Nachhaltigkeit bewertet. Für die Gewinnung von rezyklierten Gesteinskörnungen bedeutet dies, dass sowohl bei den Abbrucharbeiten als auch bei der Bauschuttaufbereitung darauf geachtet werden muss, dass die gewählten Verfahren nicht nur ökonomischen Kriterien genügen müssen, sondern auch keine nachteiligen ökologischen oder sozialen Auswirkungen haben dürfen.
In verschiedenen Forschungsprojekten konnte durch ökobilanzielle Bewertungen von einzelnen Verfahren und Verfahrensabläufen gezeigt werden, dass rezyklierte Gesteinskörnungen aus Altbeton unter bestimmten Rahmenbedingungen umweltverträglich gewonnen werden können und ihre Nutzung durch die Substitution von Natursteinkörnungen sowohl zur Schonung von natürlichen Ressourcen als auch zu einer Reduzierung von Umweltbelastungen beitragen kann.
T2 - 52. DAfStb-Forschungskolloquium
CY - Berlin, Deutschland
DA - 07.11.2011
KW - Bauschutt
KW - Recycling
KW - Abbruch
KW - Bauschuttaufbereitung
KW - Ökobilanzielle Bewertung
PY - 2011
SN - 978-3-9814281-0-0
IS - Kap. H3
SP - 308
EP - 317
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-25011
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Wertstoffpotential in deutschen Klärschlammaschen
T2 - Berliner Abfallwirtschafts- und Energiekonferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 2013-01-28
PY - 2013
AN - OPUS4-27624
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
ED - Thomé-Kozmiensky, K.J.
ED - Beckmann, M.
T1 - Wertstoffpotential in deutschen Klärschlammaschen
KW - Klärschlammasche
KW - Ressourcen
KW - Wertstoffpotential
KW - Phosphorrückgewinnung
PY - 2013
SN - 978-3-935317-92-4
VL - 10
SP - 997
EP - 1014
PB - TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-27683
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
T1 - Phosphate fertilizer from sewage sludge and meat and bone meal by thermochemical treatment with Cldonors
T2 - 3rd Sustainable Phosphorus Summit
CY - Sydney, Australia
DA - 2012-02-29
PY - 2012
AN - OPUS4-25581
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Vocks, M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Lesjean, B.
A1 - Gnirrs, R.
A1 - Kraume, M.
T1 - Enhanced post-denitrification without addition of an external carbon source in membrane bioreactors
N2 - This study investigates a post-denitrification process without the addition of an external carbon source combined with an enhanced biological phosphorus removal (EBPR) in a membrane bioreactor (MBR). Three trial plants, with two different process configurations, were operated on two different sites, and a variety of accompanying batch tests were conducted. It was shown that even without dosing of an external carbon source, denitrification rates (DNR) much above endogenous rates could be obtained in post-denitrification systems. Furthermore, the anaerobic reactor located ahead of the process had a positive impact on the DNR. Given these surprising results, the project team decided to identify the carbon source used by the microorganisms in the post-denitrification process. Batch tests could demonstrate that lysis products do not play a major role as a C-source for post-denitrification. The following hypothesis was proposed to explain the observations: the glycogen, internally stored by the substrate accumulating bacteria, if anaerobic conditions are followed by aerobic conditions could act as carbon source for denitrification in post-denitrification system. First exploratory batch tests, where the glycogen evolution was monitored, corroborate this assumption.
KW - Post-denitrification
KW - EBPR
KW - Glycogen
KW - MBR
KW - Metabolism
KW - Internal substrate
KW - Denitrification rate
PY - 2005
U6 - https://doi.org/10.1016/j.watres.2005.05.049
SN - 0043-1354
VL - 39
IS - 14
SP - 3360
EP - 3368
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-10760
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Noack, M.
A1 - Dittmar, A.
A1 - Stöhr, M.
A1 - Georgi, G.
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Kley, Gerd
A1 - Lehmann, Annekatrin
A1 - Handte, J.
A1 - Meichle, K.
A1 - Schwake, M.
T1 - Thermische Regenerierung von Zeolithpulver Typ X aus der VOC-Luftreinigung
N2 - Für die Entfernung von VOC (volatile organic compounds) aus der Luft von Fertigungsstätten werden vielfach mikroporöse Adsorbentien eingesetzt. Die gereinigte Luft wird rezyklisiert. Für die mit VOC beladenen Adsorbentien wird ein Regenerierungsweg für den mehrfachen Gebrauch gesucht. Bei der Regenerierung sollen die VOC möglichst vollständig desorbiert werden und mit einer geringen Gasmenge in einer katalytischen Verbrennung zu CO2 und H2O umgewandelt werden. Die Wirtschaftlichkeit der Luftreinigung wird wesentlich bestimmt durch die Sorptionskapazität des Adsorbens, die erforderliche Energie für die thermische Regenerierung und die Menge des Spülgases bei der Regenerierung. In dieser Arbeit wird der Einsatz von Typ X-Zeolithpulver in der Luftreinigung einer Lackiererei beschrieben und dessen Regenerierung im Labor mittels DTA/TG und Isothermenmessung der Schlüsselkomponenten untersucht. Ferner wurde die Regenerierung des beladenen Zeoliths in einem Labor-Drehrohrofen unter Variation der Betriebsparameter untersucht und anschließend mit ausgewählten Parametern in einem kleintechnischen Drehrohrofen durchgeführt. Die Verfahrensvarianten werden diskutiert.
KW - Adsorption
KW - Verfahrensentwicklung
KW - VOC
KW - Zeolithe
PY - 2007
SN - 0009-286X
SN - 1522-2640
VL - 79
IS - 6
SP - 883
EP - 889
PB - Wiley-VCH Verl.
CY - Weinheim
AN - OPUS4-14975
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Möglichkeiten zur umweltverträglichen Nutzung von Nährstoffen im Klärschlamm
T2 - Umwelttechnisch Integriete Lehrveranstaltung
CY - Berlin, Germany
DA - 2007-05-30
PY - 2007
AN - OPUS4-14946
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Thermal treatment of municipal sewage sludge aiming at marketable P-fertilisers
N2 - Municipal sewage sludge is a carrier of nutrients most important phosphorus (P) but also contains organic pollutants and heavy metals. A two steps thermal treatment is suggested based on 1. mono-incineration of sewage sludge under destruction of organic pollutants and 2. thermochemical treatment of the resulting ashes to remove heavy metals and increase P-bioavailability. The targeted products are marketable P-fertilisers. The thermochemical treatment was investigated in a gas tight lab-scale rotary furnace. Seven sewage sludge ashes of different origin and composition and one residue from gasification of sewage sludge were mixed with a chlorine donor (e.g. MgCl2) and thermochemically treated under systematic variation of operational parameters. The distributions of the heavy metals between solid and gas phase were determined. The heavy metals concentrations of the treated ashes met the legislative limits in most cases. The products from thermochemical treatment are suited raw materials for P-fertiliser production. Relevant process parameters such as temperature, type and concentration of Cl-donor and retention time were optimised for the thermochemical treatment step.
KW - Sewage sludge
KW - Mono-incineration
KW - Ash treatment
KW - Thermochemical treatment
KW - Phosphorus-fertiliser
PY - 2007
SN - 1345-9678
SN - 1347-5320
VL - 48
IS - 12
SP - 3056
EP - 3061
PB - Japan Institute of Metals
CY - Sendai
AN - OPUS4-16647
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Ascheentsorgung - Acker oder Deponie?
T2 - 4. Fachtagung Verfahren & Werkstoffe für die Energietechnik, "Biomasse & Abfall - Regionale Brennstoffe richtig nutzen"
CY - Sulzbach-Rosenberg, Germany
DA - 2008-06-11
PY - 2008
AN - OPUS4-17507
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Entsorgung von Rückständen aus der Klärschlammverbrennung
T2 - Deutsch-ungarischer Workshop anlässlich der Umweltmesse ÖKOTECH
CY - Budapest, Hungary
DA - 2008-10-15
PY - 2008
AN - OPUS4-17944
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen: Forschungsergebnisse aus Deutschland
T2 - Klärschlammbehandlung heute und morgen
CY - Wels, Österreich
DA - 2007-11-21
PY - 2007
SP - 1
EP - 4
CY - Wien, Österreich
AN - OPUS4-16467
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Lehmann, Annekatrin
ED - Filibeli, A.
ED - F. Dilek Sanin,
ED - Ayol, A.
ED - Selim L. Sanin,
T1 - Recovery of nutrients from sewage sludge - Results of the European research-project SUSAN
T2 - IWA-Specialist Conference "Facing Sludge Diversities: Challenges, Risks and Opportunities"
CY - Antalya, Turkey
DA - 2007-03-28
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Thermo-chemical treatment
KW - Fertiliser
PY - 2007
N1 - Serientitel: Journal of environmental science and health : Part A, Toxic/hazardous substances & environmental engineering – Series title: Journal of environmental science and health : Part A, Toxic/hazardous substances & environmental engineering
IS - 43.2008,13
SP - 297
EP - 305
PB - Taylor & Francis
CY - Philadalphia, PA
AN - OPUS4-16468
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
ED - Hilty, L. M.
T1 - Thermo-chemical treatment of sewage sludge ashes aiming at marketable P-fertiliser products
T2 - R'07 World Congress "Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency"
CY - Davos, Switzerland
DA - 2007-09-03
KW - P-recovery
KW - Sewage sludge
KW - Thermo-chemical treatment
KW - Mineral phases
KW - XRD
PY - 2007
SN - 978-3-905594-49-2
SP - 14/1
EP - 14/7
PB - EMPA
CY - Davos
AN - OPUS4-16469
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
ED - Wang, B.
ED - J.H. Song,
ED - H. Abe,
T1 - Thermal treatment of municipal sewage sludge aiming at marketable P-fertilisers
T2 - 8th International Conference on Eco-materials (ICEM8 2007)
CY - London, UK
DA - 2007-07-09
KW - Sewage sludge
KW - Mono-incineration
KW - Ash treatment
KW - Thermo-chemical treatment
KW - P-fertiliser
PY - 2007
SN - 978-1-902316-54-3
VL - 2
SP - 435
EP - 442
PB - Brunel University Press
CY - London, UK
AN - OPUS4-16470
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Kley, Gerd
A1 - Kratz, S.
A1 - Schick, J.
A1 - Schnug, E.
T1 - Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen - Ergebnisse aus dem EU-Projekt SUSAN
N2 - Phosphor ist ein für alle Lebewesen essenzielles Element und kann in seinen Funktionen z. B. als Bestandteil der DNS und RNS sowie als Schlüsselelement beim Energiestoffwechsel (ADP/ATP) nicht ersetzt werden. Klärschlammaschen sind aufgrund ihrer hohen Gehalte an Phosphor (1525 % P2O5) geeignete Sekundärrohstoffe für die Herstellung von P-Düngemitteln. Aufgrund der schlechten Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors und der Gehalte an umweltrelevanten Schwermetallen sollten diese allerdings nicht direkt in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Im Mittelpunkt des EU-Projekts SUSAN steht die Entwicklung und Optimierung einer thermochemischen Behandlung von Klärschlammaschen, mit der die Düngewirkung der Aschen auf das Niveau konventioneller Mineraldünger (Thomaskali und Superphosphat SSP) angehoben wird und die Schwermetallkonzentrationen unter die Grenzwerte nach Düngemittelverordnungen europäischer Länder abgesenkt werden. Die sehr positiven Ergebnisse, die bisher im SUSAN-Projekt erzielt wurden, und die darauf basierenden ökonomischen Betrachtungen legen eine großtechnische Umsetzung des Verfahrens nahe.
KW - Klärschlamm
KW - Phosphor
KW - Ressource
KW - Klärschlammasche
KW - P-Düngemittel
KW - Mineralische Phasen
PY - 2008
U6 - https://doi.org/10.1007/s00506-008-0152-3
SN - 0945-358X
SN - 1613-7566
VL - 60
IS - 3-4
SP - 55
EP - 64
PB - Springer
CY - Wien
AN - OPUS4-17449
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Thermal treatment of municipal sewage sludge aiming at marketable P-fertilisers
T2 - The 8th International Conference of Eco-Materials-ICEM8
CY - London, England
DA - 2007-07-09
PY - 2007
AN - OPUS4-15038
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schick, J.
A1 - Kratz, S.
A1 - Hermann, L.
T1 - Phosphorus recovery by thermochemical treatment of sewage sludge ash
T2 - 5th IWA Leading-Edge Conference on Water and Wastewater Technologies
CY - Zürich, Switzerland
DA - 2008-06-01
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Thermochemical treatment
KW - Fertiliser
KW - Greenhouse pot experiments
PY - 2008
SP - 1
EP - 10
PB - International Water Association (IWA)
CY - London
AN - OPUS4-17568
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schick, J.
A1 - Kratz, S.
A1 - Ludwig, H.
T1 - Phosphorus recovery by thermochemical treatment of sewage sludge ash
T2 - Leading-Edge Technology, International Water Association (IWA)
CY - Zurich, Switzerland
DA - 2008-06-01
PY - 2008
AN - OPUS4-17559
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Simon, Franz-Georg
ED - Martin Faulstich,
ED - Peter Quicker,
T1 - Ascheentsorgung - Acker oder Deponie?
T2 - 4. Fachtagung "Verfahren & Werkstoffe für die Energietechnik - Biomasse & Abfall - Regionale Brennstoffe richtig nutzen"
CY - Sulzbach-Rosenberg
DA - 2008-06-11
PY - 2008
SN - 978-3-9810391-3-9
N1 - Serientitel: Verfahren & Werkstoffe für die Energietechnik – Series title: Verfahren & Werkstoffe für die Energietechnik
IS - 4
SP - 227
EP - 243
PB - DORNER PrintConcept GmbH + Co. KG
CY - Sulzbach-Rosenberg
AN - OPUS4-17609
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Kalbe, Ute
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Weimann, Karin
T1 - Recovery of non-renewable resources from waste
T2 - 7th International Conference on EcoBalance
CY - Tsukuba, Japan
DA - 2006-11-14
KW - Natural resources
KW - Thermo-chemical treatment
KW - Waste management
KW - Sewage sludge
KW - Aggregetes
PY - 2006
IS - E2-4
SP - 499
EP - 502
PB - The Society of Non-Traditional Technology
CY - Tsukuba, Japan
AN - OPUS4-14115
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Lehmann, Annekatrin
T1 - Recovery of nutrients from sewage sludge - Results of the European research-project SUSAN
T2 - IWA-Specialist Conference "Facing Sludge Diversities: Challenges, Risks and Opportunities"
CY - Antalya, Turkey
DA - 2007-03-28
PY - 2007
AN - OPUS4-14675
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Thermal-chemical treatment of sewage sludge ashes aiming at marketable P-fertiliser products
T2 - R´07 World Congress, Recovery of Materials and Energy for Resource Efficiency
CY - Davos, Switzerland
DA - 2007-09-03
PY - 2007
AN - OPUS4-15746
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen: Forschungsergebnisse aus Deutschland
T2 - Klärschlammbehandlung - heute und morgen
CY - Wels, Austria
DA - 2007-11-21
PY - 2007
AN - OPUS4-16458
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Eine nachhaltige Strategie zur Nutzung des Phosphors im Klärschlamm - Ergebnisse aus dem EU-Projekt SUSAN
T2 - Internationales Klärschlamm-Symposium, Wege einer verantwortungsvollen Klärschlammentsorgung
CY - Fürstenfeldbruck, Germany
DA - 2008-06-30
PY - 2008
AN - OPUS4-17695
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
T1 - Eine nachhaltige Strategie zur Nutzung des Phosphors im Klärschlamm - Ergebnisse aus dem EU-Projekt SUSAN
T2 - Internationales Klärschlamm-Symposium - Wege zu einer verantwortungsvollen Klärschlammentsorgung
CY - Fürstenfeld, Bayern, Deutschland
DA - 2008-06-30
PY - 2008
SN - 978-3-8356-3162-5
SP - 131
EP - 140
CY - München
AN - OPUS4-17696
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Lehmann, Annekatrin
T1 - Recovery of nutrients from sewage sludge - Results of the European research-project SUSAN
N2 - Municipal sewage sludge is a carrier of nutrients most important phosphorus (P) but also contains organic pollutants and heavy metals. A two steps thermal treatment based on 1. mono-incineration of sewage sludge under destruction of organic pollutants and 2. thermochemical treatment of the resulting ashes to remove heavy metals and increase P-bioavailability is suggested by the authors. The process aims at P-fertilisers production from sewage sludge. Seven sewage sludge ashes of different origin and composition and one residue from gasification of sewage sludge were thermochemically treated. The raw ashes were mixed with a chlorine donor (e.g. MgCl2) and thermally treated in a gas tight lab-scale rotary furnace. The distributions of the heavy metals between solid and gas phase were determined. The heavy metals concentrations of the treated ashes matched the legislative limits in most cases. The products from thermochemical treatment are suited raw materials for P-fertiliser production. Relevant process parameters such as temperature, type and concentration of Cl-donor and retention time were optimised for the thermochemical treatment step.
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Thermochemical treatment
KW - Fetiliser
PY - 2008
U6 - https://doi.org/10.2166/wpt.2008.001
SN - 1751-231X
VL - 3
IS - 1
SP - 1
EP - 8
PB - IWA Publishing
AN - OPUS4-17700
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adam, Christian
A1 - Michaelis, Matthias
A1 - Kley, Gerd
A1 - Emmerling, Franziska
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Reaction sequences in the thermochemical treatment of sewage sludge ashes revealed by X-ray powder diffraction - A contribution to the European project SUSAN
T2 - 11. European Powder Diffraction Conference (EPDIC-11)
CY - Warsaw, Poland
DA - 2008-09-19
PY - 2008
AN - OPUS4-17855
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
A1 - Schick, J.
A1 - Kratz, S.
T1 - Düngemittel aus Klärschlammasche - Die Ergebnisse aus dem EU-Projekt SUSAN legen die großtechnische Umsetzung eines neuen thermochemischen Verfahrens für die Phosphor-Rückgewinnung nahe
KW - Klärschlamm
KW - Phosphor
KW - Ressource
KW - Klärschlammasche
KW - P-Düngemittel
KW - Pilotanlage
PY - 2008
SN - 0934-3482
VL - 3
SP - 16
EP - 20
PB - Rhombos-Verl.
CY - Berlin
AN - OPUS4-17847
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - RPRT
A1 - Adam, Christian
A1 - Kley, Gerd
T1 - Thermochemische Behandlung von unterschiedlichen Klärschlammaschen mit dem Ziel der Abtrennung von Schwermetallen - Herstellung von Phosphat-Düngemitteln aus den behandelten Aschen: Umweltforschungsplan des Bundesministeriums für Umelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit; Abfallwirtschaft; UFOPLAN-Nr. 20333396
N2 - Aufgrund der Endlichkeit der Phosphorlagerstätten und der zu erwartenden Preissteigerungen auf dem Weltmarkt werden Rückgewinnung, Kreislaufflührung und sparsamer Umgang mit dem essentiellen Makronährstoff Phosphor zunehmend interessant. Der P-Rückgewinnung aus biogenen Abfallstoffen wird hierbei zukünftig eine bedeutende Rolle zukommen. Die Aufarbeitung von Klärschlammaschen zu P-Düngemitteln kann in diesem Zusammenhang einen entscheidenden Beitrag leisten.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden statische und dynamische Versuche zur thermochemischen Behandlung von Klärschlammaschen mit dem Ziel der Bereitstellung eines geeigneten Sekundärrohstoffes für die P-Düngemittelproduktion durchgeführt. Statische Versuche mit Edelsole (MgCl2Lösung) als Cl-Donator zeigten dass eine weitgehende Schwermetallabreicherung unter signifikanter Steigerung der P-Pflanzenverfügbarkeit möglich ist. Die Schwermetalle wurden in die entsprechenden Chloride überrührt und konnten aufgrund ihrer hohen Dampfdrücke bei Betriebstemperaturen von etwa 1000°C über die Gasphase von der Asche separiert werden. Arsen, Chrom und Nickel konnten mit dieser Behandlungsmethode jedoch nicht entfernt werden. Des weiteren wurde mit der Behandlung nicht für alle untersuchten Klärschlammaschen der Grenzwert der aktuellen Düngemittelverordnung für Kupfer unterschritten. Verbesserungen in Hinblick auf die Reinigungsleistung und die technische Umsetzbarkeit des Verfahrens ließen sich durch Versuche mit Chlorgas als CL-Donator erzielen. Alle Schwermetalle inklusive Arsen, Chrom und Nickel konnten bereits ab einer Betriebstemperatur von 850°C deutlich unter die Grenzwerte nach Düngemittelverordnung abgereichert werden. Die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors war vergleichbar mit den Produkten aus der Behandlung mit Edelsole.
Die Citratlöslichkeit konnte von etwa 50-70% (Rohasche) auf 100% (mit Cl2-Gas behandelt) angehoben werden. Bei der kleintechnischen Umsetzung des Verfahrens im Drehrohrofen traten jedoch erhebliche Korrosionsprobleme m Verbindung mit den verwendeten Stahlwerkstoffen auf. Hier besteht Entwicklungsbedarf.
Im Rahmen der Untersuchungen wurde gezeigt, dass die vorgeschlagene thermochemische Behandlung von Klarschlammaschen zur Bereitstellung eines Ausgangsmaterials für die P-Düngemittelherstellung geeignet ist und somit ein erhebliches Potential zur nachhaltigen Kreislaufführung der endlichen Ressource Phosphor erschlossen werden kann. Das thermochemische Verfahren führt sowohl zur weitgehenden Entfernung der Schwermetalle als auch zu einer deutlichen Verbesserung der Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors. Diese erfolgversprechenden Ergebnisse sollten durch weitere kleintechnische Untersuchungen ergänzt werden, um die Basis für eine großtechnische Anwendung zu schaffen.
PY - 2004
SP - 1
EP - 63
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
CY - Berlin
AN - OPUS4-7304
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Eine saubere Sache - Der nachhaltige Phosphorkreislauf Vorstellung des EU-Projekts SUSAN
T2 - Phosphor und der Geist der Nachhaltigkeit, Workshop der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL)
CY - Braunschweig, Germany
DA - 2006-04-07
PY - 2006
AN - OPUS4-12340
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Michaelis, Matthias
A1 - Kley, Gerd
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Thermochemical treatment of sewage sludge ashes for phosphorus recovery
N2 - Phosphorus (P) is an essential element for all living organisms and cannot be replaced. Municipal sewage sludge is a carrier of phosphorus, but also contains organic pollutants and heavy metals. A two-step thermal treatment is suggested, including mono-incineration of sewage sludge and subsequent thermochemical treatment of the ashes. Organic pollutants are completely destroyed by mono-incineration. The resulting sewage sludge ashes contain P, but also heavy metals. P in the ashes exhibits low bioavailability, a disadvantage in farming. Therefore, in a second thermochemical step, P is transferred into mineral phases available for plants, and heavy metals are removed as well. The thermochemical treatment was investigated in a laboratory-scale rotary furnace by treating seven different sewage sludge ashes under systematic variation of operational parameters. Heavy metal removal and the increase of the P-bioavailability were the focus of the investigation. The present experimental study shows that these objectives have been achieved with the proposed process. The P-bioavailability was significantly increased due to the formation of new mineral phases such as chlorapatite, farringtonite and stanfieldite during thermochemical treatment.
KW - P-recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Thermochemical treatment
KW - Mineral phases
KW - X-ray diffraction
PY - 2009
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2008.09.011
SN - 0956-053X
VL - 29
IS - 3
SP - 1122
EP - 1128
PB - Pergamon Press
CY - New York, NY
AN - OPUS4-18605
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorrückgewinnung aus Abwassser, Klärschlamm und Klärschlammasche
T2 - 1. DarmstädterIngenieurkongress - Bau und Umwelt Teilveranstaltung Nachhaltige Wasserressourcennutzung - Ressource Abwasser
CY - Darmstadt, Germany
DA - 2009-09-14
PY - 2009
AN - OPUS4-19739
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Brenneis, Rudolf
T1 - Möglichkeiten der thermochemischen Behandlung von Reststoffen
T2 - ProcessNet Jahrestagung
CY - Aachen, Germany
DA - 2010-09-21
PY - 2010
AN - OPUS4-22388
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
T1 - Schlacken/Aschen - Herstellung von Düngemitteln
T2 - 19. Kölner Abfalltage Von der Abfallwirtschaft zur Rohstoffwirtschaft
CY - Cologne, Germany
DA - 2010-11-02
PY - 2010
AN - OPUS4-22397
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Phosphorrückgewinnung im Bereich der kommunalen Abwasserreinigung
T2 - ProcessNet Sitzung des Fachausschusses "Abfallbehandlung und Wertstoffrückgewinnung"
CY - Fichtenau, Germany
DA - 2010-10-07
PY - 2010
AN - OPUS4-22401
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Ante, A.
A1 - Trumpler, A.
A1 - Niermann, S.
A1 - Decker, Renate
A1 - Hermann, L.
A1 - Adam, Christian
T1 - SUSAN - Sustainable and safe re-use of municipal sewage sludge for nutrient recovery
KW - Sewage sludge
KW - Phosphorus
KW - Recycling
KW - Thermochemical treatment
KW - Heavy metal removal
KW - Large scale consideration
PY - 2010
SN - 0016-3651
VL - 151
IS - 13
SP - 78
EP - 84
PB - Oldenbourg-Industrieverl.
CY - München
AN - OPUS4-22097
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Das Potential Deutscher Klärschlammaschen für die Wertstoffrückgewinnung
T2 - VDI Fachkonferenz Klärschlammbehandlung
CY - Berlin, Germany
DA - 2012-09-26
PY - 2012
AN - OPUS4-26589
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Resource recovery potential of sewage sludge ashes (SSA)
T2 - Crete 2012 - 3rd International conference on industrial and hazardous waste management
CY - Chania, Crete, Greece
DA - 2012-09-12
KW - Sewage sludge ash
KW - Phosphorous recovery
KW - Mass balance
KW - Resource recovery potential
PY - 2012
SN - 978-960-8475-17-5
SN - 2241-3138
IS - Session 5: Recovery opportunities
SP - 73
EP - 74
AN - OPUS4-26570
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
T1 - Ökobilanzielle Bewertungen von Abbruch- und Aufbereitungsverfahren als Grundlage für ein optimiertes Bauschuttrecycling
T2 - 18. Ibausil - Internationale Baustofftagung
CY - Weimar, Germany
DA - 2012-09-12
KW - Bauschuttaufbereitung
KW - Abbruch
KW - Ökobilanzielle Bewertung
KW - RC-Beton
KW - Gips
PY - 2012
SN - 978-3-00-034075-8
VL - 2
IS - 3.07
SP - 2-1042 - 2-1049
AN - OPUS4-26606
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Das Potential deutscher Klärschlammaschen für die Werkstoffrückgewinnung
N2 - Über den derzeitigen und zukünftigen Umgang mit Klärschlamm wird in Deutschland seit Jahren kontrovers diskutiert. Zum einen enthalten kommunale Klärschlamme Nährstoffe, die sinnvoller Weise wieder in die landwirtschaftliche Nahrungsmittelproduktion eingebracht werden sollten. In diesem Zusammenhang steht Phosphor im Vordergrund, da diese Ressource begrenzt ist und deren zukünftig zu erwartende Knappheit neben der geringen Anzahl an Exportländern für Rohphosphate zu unberechenbaren Preissprüngen am Weltmarkt führen können. Zum anderen stellt Klärschlamm die Schadstoffsenke in der Abwasserreinigung dar, was den direkten landwirtschaftlichen Einsatz dieses Abfalls bedenklich macht. Zwar nahm die Konzentration der umweltrelevanten Schwermetalle in Klärschlämmen in den vergangenen Jahren deutlich ab (Wiechmann, Dienemann et al. 2012), die Belastung mit organischen Schadstoffen (z.B. Pharmazeutika, endokrin wirksame Substanzen, persistente organische Stoffe etc.) ist jedoch unüberschaubar und dürfte sich einem sinnvollen „Monitoring“ weitgehend entziehen. Das daraus resultierende Risiko für Mensch und Umwelt ist schwer einschätzbar und wird aufgrund der Beschaffenheit der diffusen Schadstoffquellen (z.B. Eintrag von Pharmaka und deren Metabolite über menschliche Ausscheidungen) unkalkulierbar bleiben.
T2 - 3. VDI-Fachkonferenz - Klärschlammbehandlung
CY - Berlin, Germany
DA - 26.09.2012
KW - Klärschlammasche
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Technologiemetalle
PY - 2012
SN - 978-3-942980-87-6
SP - 11
EP - 18
CY - Düsseldorf
AN - OPUS4-26725
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Case study 2 - Recovery of phosphorus from sewage sludge ashes
T2 - Resources that don't cost the earth Workshop
CY - Berlin, Germany
DA - 2011-12-01
KW - Resources
KW - Phosphorus recovery
PY - 2011
SP - 17
AN - OPUS4-26930
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Roskosch, A.
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Wiechmann, B.
T1 - Klärschlamm - Potenziale alternativer Verwertungswege
N2 - In Deutschland werden gegenwärtig etwa 53 % der kommunalen Klärschlämme in Mono- und Müllverbrennungsanlagen sowie Kraft- und Zementwerken thermisch und 47 % stofflich, d.h. landwirtschaftlich (30 %) oder in landschaftsbaulichen Maßnahmen u.ä. verwertet (17 %). Bezogen auf die etwa 9,4 Mrd Kubikmeter Abwasser, die pro Jahr in Deutschland anfallen, kann von einem Potenzial von 75000 t Phosphor/a (davon ca. 67500 t P/a im Klärschlamm) ausgegangen werden. Bislang werden in der Literatur ca. 37 Verfahren zur abwasserseitigen Rückgewinnung von Phosphor beschrieben, die im Labor, im Technikumsmaßstab oder in Pilotanlagen erprobt worden sind. Weltweit wurden bisher ca. 12 davon großtechnisch umgesetzt. Etwa vier verschiedene Verfahrenstechniken lassen sich derzeit in Deutschland finden. Einige Verfahren arbeiten mit Ionenaustauschern, zum überwiegenden Teil handelt es sich jedoch um Fällungs- oder Kristallisationsverfahren, bei denen Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP, Struvit) entweder aus den Haupt- oder Nebenströmen einer Kläranlage oder aus dem Schlamm bzw. Schlammwasser gewonnen wird. Für den Nährstoff Phosphor konnte in den Klärschlammaschen ein Gehalt von durchschnittlich 7 % ermittelt werden. Daraus ergibt sich ein Potenzial von etwa 17500 t P/a (Tendenz steigend). Je nach Verfahren kann mit einem Rückgewinnungspotenzial von etwa 60 bis 90 % Phosphor aus der Asche (ca. 55 bis 80 % Pges bezogen auf den Kläranlagenzulauf) gerechnet werden
KW - Klärschlamm
KW - Phoshorrückgewinnung
PY - 2012
SN - 1438-5716
SN - 0043-0986
IS - Sonderheft 2012 / Modernisierungsreport 2013
SP - 23
EP - 26
CY - Berlin
AN - OPUS4-26970
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - RPRT
A1 - Weimann, Karin
A1 - Matyschik, Jan
A1 - Adam, Christian
A1 - Schulz, T.
A1 - Linß, E.
A1 - Müller, A.
T1 - Optimierung des Rückbaus/Abbruchs von Gebäuden zur Rückgewinnung und Aufbereitung von Baustoffen unter Schadstoffentfrachtung (insbes. Sulfat) des RCMaterials sowie ökobilanzieller Vergleich von Primär- und Sekundärrohstoffeinsatz inkl. Wiederverwertung
N2 - Aufgrund der großen Massenströme ist das Recycling von Baurestmassen von besonderer Bedeutung
für die Schonung von natürlichen Ressourcen. Eine wichtige Voraussetzung für ein hochwertiges
Recycling, wie z.B. eine Wiederverwertung von aufbereitetem Bauschutt/Altbeton als rezyklierte
Gesteinskörnung im Hochbau, ist die Einhaltung von Grenzwerten für Stör- und Schadstoffe. Dabei
steht der Sulfatgehalt im Eluat von Bauschutt besonders im Fokus. In der vorliegenden Studie wird
untersucht, wie durch die Optimierung von Abbrucharbeiten und Bauschuttaufbereitung hochwertige
Gesteinskörnungen aus Altbeton gewonnen werden können. Anhand von Literatur- und
Datenrecherchen werden zunächst Sulfatquellen in Gebäuden sowie verfügbare Abbruch- und
Aufbereitungstechniken zusammengestellt. Am Beispiel von unterschiedlichen Gebäudetypen werden
Szenarien für selektiven und nicht selektiven Abbruch (Schwerpunkt: Sulfatentfachtung) in Hinblick auf
ihre Umweltwirkungen ökobilanziell bewertet. Ergänzt werden diese Bewertungen durch
Untersuchungen an realen Bauschuttmaterialien und Abbruchprojekten. Auf dieser Basis werden
Handlungsempfehlungen für die Gewinnung von hochwertigen RC-Gesteinskörnungen erarbeitet und
diskutiert.-----------------------------------------------------------------------------------------
Due to the large-scale mass flow of construction and demolition wastes, the recycling of those
residues is of particular importance for the conservation of natural resources. An important
requirement for recycling on a high level, like the reuse of crushed concrete as recycled concrete
aggregate, is the observation of limits for hazardous substances and impurities. This study is focusing
on the reduction of sulphates in the eluate of crushed concrete. An investigation of possibilities to
optimize demolition and dismantling as well as treatment of crushed concrete with the objective of
gaining recycled concrete aggregates of high quality. Based on a literature research and a data review
the origins of sulfates in buildings and also the availability of techniques for demolition and treatment
of crushed concrete are listed and evaluated. Using the examples of different building types scenarios
for selective dismantling and non-selective demolition (focused on reducing suphates) are evaluated in
terms of affecting the environment. In addition samples from real demolition construction sites and
plants for treatment of construction rubble were investigated. Based on these results
recommendations for the production of high quality recycled concrete aggregates are worked out.
KW - Bauschuttaufbereitung
KW - Abbruch
KW - Ökobilanzielle Bewertung
KW - RC-Beton
KW - Gips
KW - Abbruchverfahren
KW - Hochwertiges Recycling
KW - Ökobilanzielle Betrachtung
KW - Sulfatentfachtung
KW - Demolition/dismantling
KW - Treatment of C&D wastes
KW - High-grade recycling
KW - Environmental LCA
KW - Reduction of sulphates
PY - 2012
UR - http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/optimierung-des-rueckbausabbaus-von-gebaeuden-zur
SN - 1862-4804
SP - 1
EP - 227
PB - Umweltbundesamt
CY - Dessau-Roßlau
AN - OPUS4-26999
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, C.
A1 - Kappen, P.
A1 - Schiller, T.
A1 - Lipiec,
A1 - McNaughton, D.
T1 - Determination of Chemical State of Chromium in Sewage Sludge Ash based Fertilisers
T2 - Synchrotron User Meeting 2012
CY - Clayton, Australia
DA - 2012-11-29
PY - 2012
AN - OPUS4-27214
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, C.
A1 - Kappen, P.
A1 - Schiller, T.
A1 - Lipiec,
A1 - McNaughton, D.
T1 - Determination of P-Fertiliser-Soil Reactions by Raman and Synchrotron Infrared Microspectroscopy
T2 - Synchrotron User Meeting 2012
CY - Clayton, Australia
DA - 2012-11-29
PY - 2012
AN - OPUS4-27215
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Hermann, Ludwig
T1 - Rohstoffe aus Abfällen: Phosphorrückgewinnung aus Abfällen
T2 - ProcessNet Jahrestagung
CY - Karlsruhe, Germany
DA - 2012-09-10
PY - 2012
AN - OPUS4-26486
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Sewage sludge ashes - composition, mass flows, and recovery potential
N2 - Sewage sludge ashes (SSA) represent a possible source of phosphorus (P) and technology metals. So far, the sole external source for P, that is indispensable for all animate beings, is rock phosphate, a finite resource. The EU depends completely on the import from possible politically instable regions. Furthermore, rock phosphate is often contaminated with heavy metals like Cd and U, leading to health and environmental hazards. P recovered from SSA might diminish these problems. SSA of German mono incineration facilities are analyzed for their elemental composition. More than 95% of the emerging SSA is monitored, enabling the determination of complete mass flows of the ashes and their components. Initial results indicate a P recovery potential of 16,000 t/a (11% of the annual P demands for fertilizer production). The concentrations of Cd and U in SSA are one to two Orders of magnitude lower than in rock phosphate and could help to reduce possible hazards.
T2 - 14th International waste management and landfill symposium - Sardinia 2013
CY - Cagliari, Italy
DA - 30.09.2013
PY - 2013
SP - 1
EP - 5
PB - CISA Publisher
AN - OPUS4-29734
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Müller, Ralf
A1 - Schadrack, Reinhard
A1 - Michaelis, Matthias
A1 - Emmerling, Franziska
A1 - Reuther, H.
A1 - Menzel, Michael
T1 - Evidence of formation of the tridymite form of AlPO4 in some municipal sewage sludge ashes
N2 - Evidence is provided that the tridymite component observed in the X-ray diffraction patterns of some sewage sludge ashes (SSAs) should not be interpreted as the tridymite modification of SiO2 but as the tridymite form of AlPO4. This proof is based on a combined X-ray Powder Diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and Mossbauer spectroscopy investigation of two SSAs produced at two fluidized bed incineration facilities, located in different municipalities and operated differently. The structural and chemical characterization was carried out on the 'as received' SSA samples as well as on the residues of these two SSAs pretreated by leaching in citric acid. In addition, direct proof is presented that the tridymite form of AlPO4 does crystallize from X-ray amorphous precursors under conditions that mimic the huge heating rate and short retention time (just seconds at T ≈ 850 °C) typical for fluidized bed incinerators.
KW - Aluminium phosphate
KW - Ash
KW - Fly ash
KW - Incinerator ash
KW - Sewage sludge ash
KW - Tridymite form
PY - 2013
U6 - https://doi.org/10.1017/S0885715613000869
SN - 0885-7156
VL - 28
IS - S2
SP - S425
EP - S435
PB - JCPDS
CY - Swarthmore, Pa.
AN - OPUS4-29703
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Weimann, Karin
A1 - Gluth, Gregor
T1 - Klimaschonende Bindemittel auf der Basis von Rohstoffen der Circular Economy
N2 - Die Zementindustrie und weitere energieintensive Industrien wie etwa die Stahlindustrie stehen vor dem Hintergrund der Transformation unserer Gesellschaft zur Klimaneutralität vor erheblichen Herausforderungen. Ziel dieser Branchen ist perspektivisch die vollständige Vermeidung klimaschädlicher Emissionen – mit besonderem Fokus auf Kohlendioxid. Neben der Umstellung auf regenerative Energieträger, sind im Speziellen für die Zementindustrie die erheblichen Anteile an CO2-Emissionen durch die Entsäuerung von Kalkstein zukünftig zu vermeiden. Da die hervorragenden Bindemitteleigenschaften des bisher hauptsächlich in Zementen eingesetzten Portlandklinkers jedoch auf Calciumverbindungen wie Tri- und Di-calciumsilikaten basieren, stellt die Substitution des Kalks derzeit für die Zementindustrie die größte Herausforderung dar. Neben vollständig neuen Bindemittelsystemen ohne Verwendung von Kalk und CCS/CCU-Technologien zur Vermeidung der CO2-Emissionen bei Verwendung von Kalk, können Abfälle und Nebenprodukte wie etwa Betonbrechsand, verschiedene Schlacken und weitere Massenreststoffe sinnvoll zur Einsparung von Rohstoffen und zur Vermeidung von CO2-Emissionen eingesetzt werden. Es gilt diese Potentiale von Sekundärrohstoffen branchenübergreifend zu identifizieren und Synergien zwischen den Branchen nutzbar zu machen. Hierbei werden neben der chemischen Zusammensetzung der Abfälle und Nebenprodukte auch die Verfügbarkeit und der Massenstrom relevante Kriterien sein. Die potenziellen Sekundärrohstoffe und deren Gemische mit chemisch ähnlicher Zusammensetzung wie die bisher verwendeten Bindemittel, können durch verschiedene technische Ansätze wieder in reaktive Bindemittel umgewandelt und damit nutzbar gemacht werden. Eine gezielte Umwandlung der nicht reaktiven mineralischen Phasen in neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften, kann u. a. durch Schmelzprozesse erzielt werden. In Schmelzen können bei hohen Temperaturen die bestehenden, nicht reaktiven mineralischen Phasen zerstört und neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften erzeugt werden. Hohe Freiheitsgrade durch gezielte Einstellung der stofflichen Zusammensetzung der Schmelze, durch Stoffseparationen und durch geregelte Abkühlregimes können eine maßgeschneiderte Erzeugung neuer Bindemitteltypen ermöglichen. Aufgrund der hohen erforderlichen Temperaturen von Schmelzprozessen ist die Umsetzung dieser neuen Verfahren nach Möglichkeit in bestehenden pyrometallurgischen Produktionsrouten wie etwa der Stahlproduktion vorzunehmen. So kann etwa der Einsatz von Betonbrechsand als Schlackebildner in der Stahlproduktion zielführend sein, wenn die Schlacke wieder zu einem Bindemittel prozessiert wird und in Zementen Verwendung findet. Eine stoffliche Kreislaufführung wäre hiermit gegeben, wobei der Einsatz von Kalkstein als Schlackebildner oder Rohstoff für die Zementproduktion, und damit die entsprechenden CO2-Emissionen, vermieden werden. Die Entwicklung neuartiger Bindemittelsysteme auf Basis von Sekundärrohstoffen sollte von erforderlichen Anpassungen und neuen Entwicklungen in der Regelsetzung und Normung begleitet werden. Vor allem muss gewährleistet sein, dass die mit neuen Bindemitteln hergestellten Betone den hohen Anforderungen an Dauerhaftigkeit und Umweltverträglichkeit genügen. Des Weiteren sollte mit den etablierten Methoden, wie etwa der Lebenszyklusanalyse, untersucht werden, inwiefern und in welchem Umfang die neuen technischen Entwicklungen zu Nachhaltigkeit und Klimaschutz beitragen.
T2 - GERRI - BGR Rohstoffkonferenz 2022
CY - Hannover, Germany
DA - 05.07.2022
KW - Zement
KW - Schlacke
KW - Rotschlamm
KW - Klimaneutralität
PY - 2022
AN - OPUS4-55193
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Montag, D.
A1 - Adam, Christian
T1 - Rechtliche Vorgaben der Klärschlammverordnung und deren Auswirkungen auf die Phosphor-Rückgewinnung
N2 - Im Abfalltechnik-Ausschuss der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) wurde eine Vollzugshilfe zur Klärschlammverordnung erarbeitet, die nach Verabschiedung durch die Umweltministerkonferenz Mitte Mai 2020 als LAGA-Merkblatt M-39 veröffentlicht wurde. Im vorliegenden vierten Arbeitsbericht der DWA-Arbeitsgruppe KEK-1.1 werden verschiedene Aspekte der ab dem Jahr 2029 geltenden Regelungen aufgegriffen und damit einige Punkte des LAGA M-39 hinsichtlich der technischen Auswirkungen für den Kläranlagenbetreiber konkret ausgeführt.
KW - Klärschlamm
KW - Klärschlammverordnung
KW - Phosphor-Rückgewinnung
PY - 2022
SN - 1866-0029
VL - 5
IS - 69
SP - 406
EP - 413
PB - Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik
CY - Hennef
AN - OPUS4-55009
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
T1 - P-Rückgewinnung aus Klärschlammasche - AshDec® Verfahren
N2 - Klärschlammaschen können eine hohe Phosphatkonzentration aufweisen und stellen damit einen geeigneten Sekundärrohstoff für die Produktion von Phosphatdüngemitteln dar. Bisher wird dieses Potential der Klärschlammaschen für die Phosphor-Rückgewinnung jedoch kaum genutzt, da die in den Aschen enthaltenen Phosphate für Pflanzen kaum verfügbar und die Aschen teilweise mit toxischen Schwermetallen belastet sind.
Im AshDec®-Verfahren wird die Klärschlammaschen im Drehrohrofen im Temperaturbereich 800-1000°C unter Zugabe von Alkali-Additiven (bsp. Na2CO3) thermochemisch behandelt, um ein wirksames und schadstoffarmes Phosphatdüngemittel herzustellen. Aktuell bereitet die Firma Emter GmbH den Bau der ersten großtechnischen AshDec®-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 Jahrestonnen Klärschlammasche am Standort ihrer Klärschlammverbrennungsanlage (Altenstadt / Oberbayern) vor. Die erste Ausbaustufe dieser Anlage wird durch das BMBF-Projekt R-Rhenania im Rahmen der Förderinitiative RePhoR begleitet.
T2 - 2. Thüringer Klärschlammkommunalkonferenz
CY - Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz
DA - 21.06.2022
KW - Rückgewinnung
KW - Phosphor
KW - Klärschlamm
KW - Dünger
PY - 2022
AN - OPUS4-55088
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
T1 - R-Rhenania - Modifiziertes Rhenaniaphosphat aus Klärschlammasche für Bayern
N2 - Vorstellung des Projektstands R-Rhenania aus der Förderinitiative RePhoR des BMBF.
T2 - DPP FORUM 2022: Phosphor Recycling 2029 Etappenziel erreicht?
CY - Frankfurt a.M., Germany
DA - 13.10.2022
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Klärschlammasche
KW - thermochemische Behandlung
PY - 2022
AN - OPUS4-55980
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Weimann, Karin
A1 - Gluth, Gregor
T1 - Erzeugung klimaschonender Bindemittel als Alternativen zu Zement durch thermochemische Behandlung von mineralischen Nebenprodukten und Abfällen
N2 - Die Zementindustrie erzeugt etwa 6-7% der globalen CO2-Emissionen und steht damit als Industriezweig vor dem Hintergrund einer anvisierten Klimaneutralität vor gewaltigen Herausforderungen. Der Prozess der Klinkerherstellung wurde über die vergangenen Jahrzehnte bereits kontinuierlich optimiert. Seit 1990 ist es der deutschen Zementindustrie gelungen, die spezifischen CO2-Emissionen der Zementproduktion u. a. durch den Einsatz alternativer, nicht fossiler Brennstoffe und durch Absenkung des Klinkergehalts im Zement um 20 % zu senken. Weitere konventionelle Minderungsstrategien versprechen jedoch nur noch wenig zusätzliche Reduktion. Im Falle des Portlandklinkers besteht die Schwierigkeit darin, dass zwei Drittel der CO2-Emissionen rohstoffbedingt durch die Entsäuerung des Kalksteins (CaCO3) anfallen, die durch die beschriebenen Maßnahmen nicht weiter abgesenkt werden können. Vielmehr wird es erforderlich sein, noch zu entwickelnde oder zu optimierende Technologien anzuwenden und ggf. alle relevanten Ebenen wie Produktion, Weiterverarbeitung und Anwendung von Zement und Beton neu zu denken. Neben technologischen Ansätzen zur CO2-Abscheidung mit nachfolgender langfristiger Speicherung (Carbon Capture and Storage – CCS) oder Verwertung (Carbon Capture and Utilisation – CCU) werden auch alternative Rohstoffe für die Zementproduktion und alternative Bindemittel in Betracht zu ziehen sein.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 25.04.2022
KW - Zement
KW - Sekundärrohstoff
PY - 2022
SN - 978-3-944310-58-9
SP - 372
EP - 385
PB - TK-Verlag
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-54737
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Weimann, Karin
A1 - Gluth, Gregor
T1 - Erzeugung klimaschonender Bindemittel als alternativen zu Zement
N2 - Die Zementindustrie und weitere energieintensive Industrien wie etwa die Stahlindustrie stehen vor dem Hintergrund der Transformation unserer Gesellschaft zur Klimaneutralität vor erheblichen Herausforderungen. Ziel dieser Branchen ist perspektivisch die vollständige Vermeidung klimaschädlicher Emissionen – mit besonderem Fokus auf Kohlendioxid. Neben der Umstellung auf regenerative Energieträger, sind im Speziellen für die Zementindustrie die erheblichen Anteile an CO2-Emissionen durch die Entsäuerung von Kalkstein zukünftig zu vermeiden. Da die hervorragenden Bindemitteleigenschaften des bisher hauptsächlich in Zementen eingesetzten Portlandklinkers jedoch auf Calciumverbindungen wie Tri- und Di-calciumsilikaten basieren, stellt die Substitution des Kalks derzeit für die Zementindustrie die größte Herausforderung dar. Neben vollständig neuen Bindemittelsystemen ohne Verwendung von Kalk und CCS/CCU-Technologien zur Vermeidung der CO2-Emissionen bei Verwendung von Kalk, können Abfälle und Nebenprodukte wie etwa Betonbrechsand, verschiedene Schlacken und weitere Massenreststoffe sinnvoll zur Einsparung von Rohstoffen und zur Vermeidung von CO2-Emissionen eingesetzt werden. Es gilt diese Potentiale von Sekundärrohstoffen branchenübergreifend zu identifizieren und Synergien zwischen den Branchen nutzbar zu machen. Hierbei werden neben der chemischen Zusammensetzung der Abfälle und Nebenprodukte auch die Verfügbarkeit und der Massenstrom relevante Kriterien sein. Die potenziellen Sekundärrohstoffe und deren Gemische mit chemisch ähnlicher Zusammensetzung wie die bisher verwendeten Bindemittel, können durch verschiedene technische Ansätze wieder in reaktive Bindemittel umgewandelt und damit nutzbar gemacht werden. Eine gezielte Umwandlung der nicht reaktiven mineralischen Phasen in neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften, kann u. a. durch Schmelzprozesse erzielt werden. In Schmelzen können bei hohen Temperaturen die bestehenden, nicht reaktiven mineralischen Phasen zerstört und neue mineralische Phasen mit guten Bindemitteleigenschaften erzeugt werden. Hohe Freiheitsgrade durch gezielte Einstellung der stofflichen Zusammensetzung der Schmelze, durch Stoffseparationen und durch geregelte Abkühlregimes können eine maßgeschneiderte Erzeugung neuer Bindemitteltypen ermöglichen. Aufgrund der hohen erforderlichen Temperaturen von Schmelzprozessen ist die Umsetzung dieser neuen Verfahren nach Möglichkeit in bestehenden pyrometallurgischen Produktionsrouten wie etwa der Stahlproduktion vorzunehmen. So kann etwa der Einsatz von Betonbrechsand als Schlackebildner in der Stahlproduktion zielführend sein, wenn die Schlacke wieder zu einem Bindemittel prozessiert wird und in Zementen Verwendung findet. Eine stoffliche Kreislaufführung wäre hiermit gegeben, wobei der Einsatz von Kalkstein als Schlackebildner oder Rohstoff für die Zementproduktion, und damit die entsprechenden CO2-Emissionen, vermieden werden. Die Entwicklung neuartiger Bindemittelsysteme auf Basis von Sekundärrohstoffen sollte von erforderlichen Anpassungen und neuen Entwicklungen in der Regelsetzung und Normung begleitet werden. Vor allem muss gewährleistet sein, dass die mit neuen Bindemitteln hergestellten Betone den hohen Anforderungen an Dauerhaftigkeit und Umweltverträglichkeit genügen. Des Weiteren sollte mit den etablierten Methoden, wie etwa der Lebenszyklusanalyse, untersucht werden, inwiefern und in welchem Umfang die neuen technischen Entwicklungen zu Nachhaltigkeit und Klimaschutz beitragen.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 25.04.2022
KW - Zement
KW - Thermochemische Prozesse
KW - Sekundärrohstoffe
PY - 2022
AN - OPUS4-54738
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Raniro, H.R.
A1 - Soares, T.de M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Pavinato, P.S.
T1 - Waste-derived fertilizers can increase phosphorus uptake by sugarcane and availability in a tropical soil
N2 - The use of highly water-soluble phosphorus (P) fertilizers can lead to P fixation in the soil, reducing fertilization efficiency. Waste-derived, low water-solubility sources can potentially increase sugarcane’s P uptake compared to triple superphosphate by reducing adsorption to the soil.
Aims:We aimed to test struvite, hazenite, and AshDec® for their agronomic potential as recycled fertilizers for sugarcane production in a typical tropical soil.We hypothesize that these sources can reduce P fixation in the soil, increasing its availability and sugarcane’s absorption.
Methods: In a greenhouse pot experiment, two consecutive sugarcane cycles, 90 days each, were conducted in a Ferralsol. The recovered sources struvite, hazenite, AshDec®, and the conventional triple superphosphate were mixed in the soil in three P doses (30, 60, and 90 mg kg–1), aside a control (nil-P). At both harvests, sugarcane number of sprouts, plant height, stem diameter, dry mass yield, shoot phosphorus, and soil P fractionation were investigated.
Results: At 90 days, struvite and hazenite performed better for dry mass yield (70.7 and 68.3 g pot–1, respectively) than AshDec® and triple superphosphate (59.8 and 57.4 g pot–1, respectively) and for shoot P, with 98.1, 91.6, 75.6, and 66.3 mg pot–1, respectively. At 180 days, struvite outperformed all treatments for dry mass yield (95.3 g pot–1) and AshDec® (75.5 mg pot–1) for shoot P. Struvite was 38% and hazenite 21% more efficient than triple superphosphate in P uptake, while AshDec® was 6% less efficient. Soil had higher labile P under struvite, hazenite, and AshDec® than triple superphosphate by the end of the first cycle, while only the later increased nonlabile P by the end of the experiment (180 days).
Conclusions:Waste-derived P sources were more efficient in supplying P for sugarcane and delivering labile P in 180 days than triple superphosphate.
KW - AshDec
KW - Hazenite
KW - P-efficiency
KW - Recycled sources
KW - Struvite
PY - 2022
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-544216
SN - 1436-8730
SP - 1
EP - 12
PB - Wiley-VCH GmbH
AN - OPUS4-54421
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Sichler, Theresa Constanze
A1 - Adam, Christian
A1 - Montag, D.
A1 - Barjenbruch, M.
T1 - Future nutrient recovery from sewage sludge regarding three different scenarios - German case study
N2 - Agricultural sewage sludge utilization becomes less important in Germany. In 2017, new fertilizer and waste laws caused the agricultural sewage sludge utilization to collapse by more than a quarter. From 2029, German wastewater treatment plants (WWTPs) must recover phosphorus (P) from sewage sludge if it contains more than 2 wt % P. Agricultural utilization will be prohibited for large WWTPs >100,000 population equivalents (pe) from 2029 and >50,000 pe from 2032. In Germany, each federal state must annually report amounts and quality of agriculturally utilized sewage sludge which was 16% of the total disposal in 2019. The reports of 10 states were evaluated for 2016 and 2017 representing approx. 60% of the total agriculturally used sludge volume. In 2016, 60% of the WWTPs’ sludges exceeded the recovery limit of 2 wt % P which is 70% of the amount of sludge and 85% of the phosphorus load. Other nutrients are not affected by the recovery obligation. However, many P recovery processes recover other nutrients, too. Considering three different scenarios for future German sewage sludge disposal shows that 70–77% of the P load in sewage sludge will probably be recovered in the future. At the same time, this applies for about 0–16% nitrogen, 36–52% of calcium, 31–53% of potassium, and 40–52% of magnesium. However, these recovered nutrients loads can substitute only 1% or less of the commercial fertilizer demand except from phosphorus which is up to 43% of the demand.
KW - Sewage sludge
KW - Phosphorus recovery
KW - Wastewater
KW - Sewage sludge disposal
PY - 2022
U6 - https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.130130
VL - 333
SP - 1
EP - 10
PB - Elsevier Ltd.
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-54186
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Sichler, Theresa
A1 - Adam, Christian
A1 - Montag, D.
A1 - Barjenbruch, M.
ED - Holm, O.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm: Eine Betrachtung zukünftiger Verwertungsszenarien für Deutschland
N2 - Agricultural sewage sludge utilization becomes less important in Germany. In 2017, new fertilizer and waste laws caused the agricultural sewage sludge utilization to collapse by more than a quarter. From 2029, in German wastewater treatment plants (WWTPs) phosphorus (P) must be recovered from sewage sludge ifit contains more than 2 wt % P. Agricultural utilization will be prohibited for large WWTPs > 100,000 population equivalents (pe) from 2029 and > 50,000 pe from 2032. In Germany, each federal state must annually report amounts and quality of agriculturally utilized sewage sludge which was 17 % of the total disposal in 2019. The reports of 10 States were evaluated for 2016 and 2017 representing approx. 60 % ofthe total agriculturally used sludge volume. Whereas phosphorus recovery is mandatory this does not apply to other nutrients. However, many P recovery processes recover other nutrients, too.
Considering three differentscenariosfor future German sewage sludge disposal Shows that 70 - 77 % ofthe P load in sewage sludge will probably be recovered in the future.
At the same time, this applies for about 0 - 16 % of nitrogen, 36 - 52 % of calcium, 31-53 % of potassium, and 40 - 52 % of magnesium. However, these recovered nutrient loads can substitute only 1 % or less ofthe commercial fertilizer demand except from phosphorus which is about 45 % ofthe demand.
T2 - Berliner Klärschlammkonferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 15.11.2021
KW - Phosphor
KW - Klärschlamm
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Landwirtschaftliche Klärschlammverwertung
KW - Klärschlammverordnung
PY - 2021
SN - 978-3-944310-56-5
VL - 4
SP - 252
EP - 265
PB - Thomé-Kozmiensky-Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-54117
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Raniro, H.R.
A1 - Teles, A.P.
A1 - Pavinato, P.S.
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus solubility and dynamics in a tropical soil under sources derived from wastewater and sewage sludge
N2 - Conventional phosphate fertilizers are usually highly water-soluble and rapidly solubilize when moistened by the soil solution. However, if this solubilization is not in alignment with plants demand, P can react with the soil colloidal phase, becoming less available over time. This is more pronounced in acidic, oxidic tropical soils, with
high P adsorption capacity, reducing the efficiency of P fertilization. Furthermore, these fertilizers are derived from phosphate rock, a non-renewable resource, generating an environmental impact. To assess these concerns, waste-recycled P sources (struvite, hazenite and AshDec®) were studied for their potential of reducing P Fixation by the soil and improving the agronomic efficiency of the P fertilization. In our work, we compared the solubilization dynamics of struvite, hazenite, AshDec® to triple superphosphate (TSP) in a sandy clay loam Ferralsol, as well as their effect on solution pH and on soil P pools (labile, moderately-labile and non-labile) via an incubation experiment. Leaching columns containing 50 g of soil with surface application of 100 mg per column (mg col 1) of P from each selected fertilizer and one control (nil-P) were evaluated for 60 days. Daily leachate samples from the column were analyzed for P content and pH. Soil was stratified in the end and submitted to P
fractionation. All results were analyzed considering p < 0.05. Our findings showed that TSP and struvite promoted an acid P release reaction (reaching pHs of 4.3 and 5.5 respectively), while AshDec® and hazenite reaction was alkaline (reaching pHs of 8.4 and 8.5 respectively). Furthermore, TSP promoted the highest P release among all sources in 60 days (52.8 mg col 1) and showed rapid release dynamic in the beginning, while struvite and hazenite showed late release dynamics and lower total leached P (29.7 and 15.5 mg col 1 P respectively). In contrast, no P-release was detected in the leachate of the AshDec® over the whole trial period. Struvite promoted
the highest soil labile P concentration (7938 mg kg 1), followed by hazenite (5877 mg kg 1) and AshDec® (4468 mg kg 1), all higher than TSP (3821 mg kg 1), while AshDec® showed high moderately-labile P (9214 mg kg 1), reaffirming its delayed release potential.
KW - Phosphate dynamics
KW - Struvite
KW - Wastewater
KW - Sewage sludge ash
KW - CaNaPO4
KW - P speciation
PY - 2022
U6 - https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113984
VL - 302
IS - Part A
SP - 113984
PB - Elsevier Ltd.
AN - OPUS4-53600
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Aydin, Zeynep
A1 - Adam, Christian
T1 - Crystalline phase analysis and phosphorus availability after thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium and potassium sulfates for fertilizer production
N2 - Phosphorus rich sewage sludge ash is a promising source to produce phosphorus recycling fertilizer. However, the low plant availability of phosphorus in these ashes makes a treatment necessary. A thermochemical treatment (800–1000 °C) with alkali additives transforms poorly plant available phosphorus phases to highly plant available calcium alkali Phosphates (Ca,Mg)(Na,K)PO4. In this study, we investigate the use of K2SO4 as additive to produce a phosphorus potassium fertilizer in laboratory-scale experiments (crucible). Pure K2SO4 is not suitable as high reaction temperatures are required due to the high melting point of K2SO4.
To overcome this barrier, we carried out series of experiments with mixtures of K2SO4 and Na2SO4 resulting in a lower economically feasible reaction temperature (900–1000 °C). In this way, the produced phosphorus potassium fertilizers (8.4 wt.% K, 7.6 wt.% P) was highly plant available for phosphorus indicated by complete extractable phosphorus in neutral ammonium citrate solution. The added potassium is, in contrast to sodium, preferably incorporated into silicates instead of phosphorus phases. Thus, the highly extractable phase (Ca,Mg)(Na,K)PO4 in the thermochemical products contain less potassium than expected. This preferred incorporation is confirmed by a pilot-scale trial (rotary kiln) and thermodynamic calculation.
KW - Phosphorus recovery
KW - Recycling fertilizer
KW - Calcium alkali phosphate
KW - Silicate
PY - 2021
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-536276
SN - 1611-8227
IS - 23
SP - 2242
EP - 2254
PB - Springer
AN - OPUS4-53627
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schaaf, T.
A1 - Kugler, Stefan
A1 - Ulbrich, J.
A1 - Schmidt, S.
A1 - Pavinato, P.
A1 - Burkhardt, J.
A1 - Arnold, U.
A1 - Conzelmann, L.
A1 - Kraus, F.
T1 - Cloop - Closing the global nutrient loop
N2 - Recycled fertilizers produced using processes for the recovery of phosphate from residual materials such as wastewater, sewage sludge and sewage sludge ashes show very good bioavailability, but it is still a product largely unknown to the market. The aim of CLOOP is therefore to document the properties and effects of such fertilizers through chemical, mineralogical and ecological analyses as well as analytical method development and pot and field plant growth trials.
Outotec focused on 3 points in CLOOP: Experimental campaigns, process simulations as well as economic analyses with focus on the AshDec process, respectively the design of a large-scale AshDec plant for phosphorus recovery. The laboratory scale trials as well as the semi-industrial scale campaign provided valuable insights into the operating parameters of the process and the plant. As a result, for example, the temperature range could be significantly lowered, and the additive addition reduced by approx. 20 %. They have further shown that the AshDec process is not susceptible to operating fluctuations and that the product can be consistently produced at high quality. With the selection of suitable operating parameters, heavy metals (As, Pb, Cd, (Zn)) can be removed. Within the campaign, about 1.5 t of fertilizer for the plant trials in CLOOP could be produced. An AshDec plant process was digitally created in simulation software, allowing valuable process parameters to be simulated at various operating parameters. On this basis, a full-scale plant was designed. The data obtained in the project were used for a detailed economic analysis including a sensitivity analysis. It was possible to show under which conditions this plant can be operated economically.
At BAM, the AshDec fertilizer was synthesized with different additives and then applied to plant experiments at Uni Bonn. The goal hereby was to check differences in plant uptake. Because of the promising results of AshDec synthesized with sodium-carbonate and because this AshDec version does not require special off gas treatment for sulfur recovery (compared to AshDec synthesized with sodium-sulfate), all project partners agreed on continuing working with this AshDec variation. It was then used as a raw P-source for formulating it into NPK-fertilizers, by granulation with ammonium-sulfate and straw ash as potassium source. These recycling fertilizers were applied to plant- and field experiments by project partners in Brazil (University of Sao Paulo) and Australia (University of Queensland). Furthermore, in leaching experiments, the solubility of phosphorus in AshDec was compared to triple super phosphate. The experiments were carried out on soils with a varying phosphorus buffering index. Results show, that the phosphorus form in AshDec is way less soluble in water. This indicates that AshDec has the potential for a so-called next generation fertilizer – a fertilizer which’s nutrients remain in the soil and supply the plant according to its needs. At the moment, this behavior gets examined more in depth in lysimeter experiments in cooperation with University of Technology Berlin.
The focus of KWB is the Life Cycle Assessment (LCA) of different NextGen fertilizers to evaluate the entire process chain from recovery to fertilizer application. The NextGen fertilizer is credited by the amount of plant available nutrients in the product, which replace nutrients from conventional fertilizer. The LCA covers N-struvite precipitation from municipal wastewater, K-struvite precipitation from industrial wastewater and the AshDec-product from sewage sludge. The LCA task is almost complete. It could be shown that struvite precipitation has comprehensive environmental benefits, mainly since positive side effects occur in sewage sludge treatment (e.g. reduced sludge volume). In principle, the energetic and ecological profile of the AshDec process compared to direct use of sewage sludge ash cannot be assessed as being generally beneficial or negative. Regarding the global warming potential, the Ashdec process shows that the expenses (e.g. energy, chemicals) cannot be covered by the P fertilizer credit. In contrast, the impact categories “terrestrial acidification potential”, and “freshwater eutrophication potential” show positive results as the credits for conventional fertilizer are higher than the burdens for the process.
At University Bonn, the standardized pot experiments were conducted with several AshDec variations, using ryegrass, soybean, and spinach on a slightly acidic sandy soil and an organic-free standard substrate. P-uptake and biomass production of different AshDec variations were generally like those of triple super phosphate and struvite, and clearly outperformed untreated sewage sludge ash and rock phosphate. Field trials in Australia and Brazil with sugarcane on acidic soils are still ongoing and results are expected by the end of 2021.
T2 - PLANT 2030 Status Seminar 2021 (BMBF)
CY - Online meeting
DA - 10.03.2021
KW - Recycling fertiliser
KW - Phosphorus recovery
PY - 2021
AN - OPUS4-52251
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
A1 - Buchert, M.
A1 - Sutter, J.
T1 - Environmental Evaluation of Gypsum Plasterboard Recycling
N2 - Gypsum is widely used in the construction sector and its worldwide consumption has been increasing for several decades. Depending on the life-time of the used gypsum products, an increase of gypsum in construction and demolition waste follows. Especially against the background of a circular economy, the recycling of waste gypsum is of growing importance. However, the use of recycled gypsum makes only sense if it is environmentally friendly. Therefore, an evaluation of the environmental impacts of an industrial-scale processing for the recycling of post-consumer gypsum waste was conducted. The evaluation was performed with an established life cycle assessment software. Original data provided by industry and complementary data from a database for life cycle assessments were used for the calculations. Two scenarios for recycled gypsum with different transportation distances were calculated. These results are compared with results of the environmental evaluation of gypsum derived from coal-fired power plants (FGD gypsum) and natural gypsum. The results show that utilization of recycled gypsum can be environmentally advantageous compared to the use of natural gypsum or FGD gypsum, especially in the impact categories land transformation and resource consumption (abiotic depletion potential). For most environmental impact categories the specific transportation distances have a strong influence.
KW - Gypsum plasterboards
KW - Gypsum waste
KW - Recycled gypsum
KW - Environmental evaluation
PY - 2021
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-522321
SN - 2075-163X
VL - 11
IS - 2
SP - 101
PB - MDPI
CY - Basel, Schweiz
AN - OPUS4-52232
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Adam, Christian
A1 - Stephan, D.
A1 - Meng, Birgit
A1 - Simon, Sebastian
A1 - von Werder, Julia
T1 - Synthesis and characterisation of alites from reduced basic oxygen furnace slags
N2 - Basic oxygen furnace slags (BOFS) are by-products of the steelmaking process. Several researchers have studied the production of Portland cement clinker and metallic iron from BOFS via a reductive treatment.
In this study, we applied a carbothermal reduction of BOFS in a technical-scale electric arc furnace and characterised the clinker-like products. Those clinker-like non-metallic products (NMPs) had a chemical and mineralogical composition comparable to clinker for ordinary Portland cement (OPC) and contained large elongated alite crystals as major component. The pure NMPs reacted more slowly and achieved a lower degree of hydration compared with commercial OPC.
If the reactivity of the products can be further increased by employing specific adaptations, it can be used as a full clinker substitute for OPC. Nevertheless, it is also an option to use the material without further modifications as a cement component or concrete addition, which contributes to the strength development in both cases.
KW - BOFS
KW - Hydration products
KW - Thermal analysis
KW - X-ray diffraction
PY - 2021
U6 - https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2021.106518
SN - 0008-8846
VL - 147
SP - 6518
PB - Elsevier Ltd.
AN - OPUS4-52939
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Kargl, F.
A1 - Adam, Christian
A1 - Ivashko, O.
T1 - In situ synchrotron XRD measurements during solidification of a melt in the CaO–SiO2 system using an aerodynamic levitation system
N2 - Phase formation and evolution was investigated in the CaO–SiO2 system in the range of 70–80 mol% CaO. The samples were container-less processed in an aerodynamic levitation system and crystallization was followed in situ by synchrotron x-ray diffraction at the beamline P21.1 at the German electron synchrotron (DESY). Modification changes of di- and tricalcium silicate were observed and occurred at lower temperatures than under equilibrium conditions. Despite deep sample undercooling, no metastable phase formation was observed within the measurement timescale of 1 s. For the given cooling rates ranging from 300 K s−1 to about 1 K s−1, no decomposition of tricalcium silicate was observed. No differences in phase evolution were observed between reducing and oxidizing conditions imposed by the levitation gas (Ar and Ar + O2). We demonstrate that this setup has great potential to follow crystallization in refractory oxide liquids in situ. For sub-second primary phase formation faster detection and for polymorph detection adjustments in resolution have to be implemented.
KW - Aerodynamic levitation
KW - Calcium silicate
KW - Phase formation
KW - Oxide melts
KW - In situ synchrotron x-ray diffraction
PY - 2021
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-526952
VL - 33
IS - 26
SP - 264003 (12pp)
PB - IOP Publishing
AN - OPUS4-52695
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Sichler, Theresa
A1 - Adam, Christian
A1 - Montag, D.
A1 - Ehm, J.H.
T1 - Schwankungen der P-Gehalte in Klärschlämmen im Kontext der Klärschlammverordnung
N2 - Ab 2029 gilt für alle Kläranlagen in Deutschland eine Pflicht zur Rückgewinnung von Phosphor (P) aus Klärschlamm. Ausgenommen sind nur Anlagen mit Schlämmen mit weniger als 20 g P/kg bezogen auf die Trockenmasse (TM). Für eine Überprüfung der Phosphorschwankungen im Klärschlamm wurden neun verschiedene Kläranlagen ausgewählt mit Phosphorgehalten nahe der "Rückgewinnungsgrenze" von 20 g/kg TM. Der entwässerte Klärschlamm dieser Anlagen wurde monatlich beprobt und auf seinen Phosphorgehalt geprüft. Die Phosphorschwankungen betrugen je nach Anlage zwischen 4 % und 13 % (relative Standardabweichung), im Mittel rund 7 %.
T2 - KlärschlammTage
CY - Online Meeting
DA - 09.06.2021
KW - Phosphor
KW - Klärschlamm
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Abwasserbehandlung
KW - Klärschlammverordnung
PY - 2021
SP - 102
EP - 108
PB - Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA)
CY - Hennef
AN - OPUS4-52839
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Sichler, Theresa
T1 - extraWERT Forschungsvorhaben
N2 - Die novellierte AbfKlärV (2017) beinhaltet die Verpflichtung zum P-Recycling ab einem P-Gehalt im Klärschlamm von 20 g/kg. Im Vortrag werden Ergebnisse des Forschungsvorhabens extraWERT zu diesem Themenkomplex vorgestellt. Es werden Untersuchungen zu P-Gehalten deutscher Klärschlämme und zu den zulässigen Analysemethoden dafür vorgestellt.
T2 - Tagung: "Vom Abwasser zum Nährstoff":
CY - Karslruhe, Germany
DA - 28.09.2022
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Klärschlamm
PY - 2022
AN - OPUS4-55847
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Sichler, Theresa Constanze
A1 - Adam, Christian
A1 - Becker, Roland
A1 - Sauer, Andreas
A1 - Ostermann, Markus
A1 - Barjenbruch, M.
T1 - Phosphorus determination in sewage sludge: comparison of different aqua regia digestion methods and ICP-OES, ICP-MS and photometric determination
N2 - Phosphorus recycling from sewage sludge will be obligatory in Germany from 2029. Phosphorus content determination in sewage sludge is crucial to assess the prescribed recycling rates. Currently, German law regards sample preparation using aqua regia digestion in a microwave or under reflux conditions as well as instrumental phosphorus determination by ICP-OES, ICP-MS, or photometric determination with ammonium molybdate as equivalent. However, it is questionable whether these methods are indeed equivalent regarding phosphorus quantification in sludges near the limit of 20 g/kg for mandatory recycling. To answer this question, 15 sewage sludges of 11 different wastewater treatment plants were investigated with all permitted method (digestion and measurement) combinations. Moreover, one sewage sludge was also examined in an interlaboratory comparison (ILC) with 28 participants. This study shows that the above-mentioned methods differ in some cases significantly but across all method combinations and sludges, phosphorus recovery was between 80 and 121% after normalization to the grand mean (average of 15 sludges between 85 and 111%). The ILC and the examination of 15 sludges produced largely similar results. There is a tendency to higher phosphorus recovery after microwave digestion compared to reflux digestion and ICP-OES measurements determine higher phosphorus contents than ICP-MS and photometric phosphorus determination. As a result, the authors recommend ICP-OES determination of phosphorus in sewage sludge after microwave digestion.
KW - Sewage sludge
KW - ICP-OES
KW - Phosphous recovery
KW - ICP-MS
KW - Photometric P determination
KW - Interlaboratory comparison
PY - 2022
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-558869
VL - 34
IS - 99
SP - 1
EP - 14
PB - Springer
AN - OPUS4-55886
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Gentzmann, Marie
A1 - Paul, Andrea
A1 - Serrano, Juan
A1 - Adam, Christian
T1 - Understanding scandium leaching from bauxite residues of different geological backgrounds using statistical design of experiments
N2 - The leaching behavior of scandium (Sc) from bauxite residues can differ significantly when residues of different geological backgrounds are compared. The mineralogy of the source rock and the physicochemical environment during bauxitization affect the association of Sc in the bauxite i.e., how Sc is distributed amongst different mineral phases and whether it is incorporated in and/or adsorbed onto those phases. The Sc association in the bauxite is in turn crucial for the resulting Sc association in the bauxite residue. In this study systematic leaching experiments were performed on three different bauxite residues using a statistical design of experiments approach. The three bauxite residues compared originated from processing of lateritic and karstic bauxites from
Germany, Hungary, and Russia. The recovery of Sc and Fe was determined by ICP-OES measurements. Mineralogical changes were analyzed by X-ray-diffraction and subsequent Rietveld refinement. The effects of various parameters including temperature, acid type, acid concentration, liquid-to-solid ratio and residence time were studied. A response surface model was calculated for the selected case of citric acid leaching of Hungarian bauxite residue. The investigations showed that the type of bauxite residue has a strong influence. The easily leachable fraction of Sc can vary considerably between the types, reaching ~20–25% in German Bauxite residue and ~50% in Russian bauxite residue. Mineralogical investigations revealed that a major part of this fraction was released from secondary phases such as cancrinite and katoite formed during Bayer processing of the bauxite.
The effect of temperature on Sc and Fe recovery is strong especially when citric acid is used. Based on the exponential relationship between temperature and Fe-recovery it was found to be particularly important for the selectivity of Sc over Fe. Optimization of the model for a maximum Sc recovery combined with a minimum Fe
recovery yielded results of ~28% Sc recovery at <2% Fe recovery at a temperature of 60 ◦C, a citric acid normality of 1.8, and a liquid-to-solid ratio of 16 ml/g. Our study has shown that detailed knowledge about the Sc association and distribution in bauxite and bauxite residue is key to an efficient and selective leaching of Sc
from bauxite residues.
KW - Bauxite residue
KW - Scandium
KW - Leaching
KW - Design of experiments
KW - Red mud
PY - 2022
U6 - https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2022.107041
SN - 0375-6742
VL - 2022
IS - 240
SP - 1
EP - 13
PB - Elsevier Science
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-55531
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Sichler, Theresa Constanze
A1 - Adam, Christian
A1 - Barjenbruch, M.
A1 - Montag, D.
A1 - Mauch, Tatjana
A1 - Sommerfeld, Thomas
A1 - Ehm, J.H.
T1 - Variation of the element composition of municipal sewage sludges in the context of new regulations on phosphorus recovery in Germany
N2 - Phosphorus (P) recovery is obligatory for all sewage sludges with more than 20 g P/kg dry matter (DM) from 2029 in Germany. Nine wastewater treatment plants (WWTPs) were chosen to investigate variations of phosphorus contents and other parameters in sewage sludge over the year. Monthly sewage sludge samples from each WWTP were analyzed for phosphorus and other matrix elements (C, N, H, Ca, Fe, Al, etc.), for several trace elements (As, Cr, Mo, Ni, Pb, Sn) and loss of ignition. Among the nine WWTPs, there are four which have phosphorus contents both above and below the recovery limit of 20 g/kg DM along the year. Considering the average phosphorus content over the year, only one of them is below the limit. Compared to other matrix elements and parameters, phosphorus fuctuations are low with an average of 7% over all nine WWTPs. In total, only hydrogen and carbon are more constant in the sludge.
In several WWTPs with chemical phosphorus elimination, phosphorus fuctuations showed similar courses like iron and/or aluminum. WWTPs with chamber flter presses rather showed dilution efects of calcium dosage. As result of this study, monthly phosphorus measurement is highly recommended to determine whether a WWTP is below the
20 g/kg DM limit.
KW - Sewage sludge
KW - Phosphorus recovery
KW - Wastewater
KW - Phosphorus elimination
PY - 2022
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-557499
SN - 2190-4707
VL - 34
IS - 1
SP - 1
EP - 12
PB - Springer Nature
CY - Berlin
AN - OPUS4-55749
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Stemann, Jan
A1 - Hermann, Ludwig
A1 - Krüger, Oliver
T1 - A thermochemical process for fertilizer production from sewage sludge ashes investigated from lab to industrial scale
N2 - Sewage sludge ashes (SSA) contain up to 13% P and are thus promising raw materials for fertilizer production. However, SSAs also contain heavy metals and the main P-bearing mineral phases whitlockite and aluminium phosphate are poorly bioavailable. We developed and patented a process that produces fertilizers from SSA addressing the above mentioned challenges. SSA is thermo-chemically treated at ~950°C under reducing conditions (reductive: dry sewage sludge) in a rotary kiln together with an alkali compound such as sodium or potassium sulfate, hydroxide or carbonate. Some undesired trace elements such as As, Hg, Pb and Cd are evaporated and separated via off gas treatment system. The poorly soluble phosphates are transformed into calcium alkali phosphates (CaNaPO4 or CaKPO4) that are not water soluble but completely soluble in neutral ammonium citrate solution (NAC). Pot experiments showed that the fertilizer performance of the treated SSA containing calcium alkali phosphates as the single P-bearing mineral phase was comparable to the performance of triple superphosphate. The PNAC-solubility of fertilizer products correlated very well with the resulting contents of calcium alkali phosphates and the P-uptake of plants in pot experiments. The effect of the ratio alkali/P on the PNAC-solubility was investigated by crucible experiments and trial series with a medium scale rotary kiln using different SSAs and alkali phosphates. The effects of operational parameters such as the temperature and the retention time were investigated as well as concurring side reactions of the alkali compounds e.g. with SiO2 present in SSA. The alkali/P ratio must be roughly adjusted at 2 to achieve 100% PNAC-solubility for a common type of SSA. A demonstration trial with an output of 2 t recycling fertilizer was carried out in an industrial rotary kiln (product output 30 kg/h). The PNAC-solubility of the product varied between 60% and 80% during the 4 days campaign showing that the transformation of the mineral P-phases to calcium alkali phosphates was not complete. This was observed although the amount of Na2SO4 additive was dosed according to the results of the pre-investigations. Structure analysis by XRD showed that besides the target compound CaNaSO4 also some Ca3(PO4)2 remained in the SSA as well as some unreacted Na2SO4 additive. Obviously, the conditions in the industrial rotary kiln were not optimal for the process showing that some process aspects have to be reconsidered for the scale-up.
T2 - IPW8 - 8th International Phosphorus Workshop
CY - Rostock, Germany
DA - 12.09.2016
KW - Sewage sludge ash
KW - Thermochemical treatment
KW - Phosphorus recovery
PY - 2016
AN - OPUS4-37375
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Fattah, K. P.
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus recovery from the wastewater stream - necessity and possibilities
N2 - The annual demand of phosphorus (P) for fertilizer use is more than 550,000 t in Germany. Several of the input streams like mineral fertilizer produced from phosphate rock or sewage sludge are problematic due to contamination with heavy metals and organic pollutants and/or supply risks. Phosphorus recovery from the wastewater stream might help to diminish these problems. Several procedures have been developed to recover P from either sewage sludge ash (SSA) or wastewater via precipitation or crystallization as struvite. This study determined the elemental composition and trace metal mass fractions of 252 SSA samples and 17 struvite samples from wastewater treatment plants (WWTP) to see whether there are differences related to the source of the sludge (municipal/industrial) or the stage of the WWTP where the struvite is produced. Results indicated that there is no clear trend of the elemental mass fractions related to the source of the sludge. All struvite samples show very low heavy metal contents, even though the struvite precipitated from the sludge shows slightly elevated heavy metal mass fractions compared to struvite crystallized from sludge liquor. Struvite is a clean and plant available material for fertilizer production from wastewater streams and has some advantages for the wastewater treatment plant. However, since the P recovery rate of struvite processes is low (7–11%) compared to that from SSA processes (90%), recovery from SSA is necessary for a substantial P recovery from the wastewater stream.
T2 - 3rd International Conference on Water, Energy and Environment (ICWEE)
CY - Sharjah, United Arab Emirates
DA - 24.03.2015
KW - Struvite
KW - Phosphorus recovery
KW - Wastewater
KW - Sewage sludge ash
PY - 2016
U6 - https://doi.org/10.1080/19443994.2015.1103315
SN - 1944-3994
SN - 1944-3986
VL - 57
IS - 33
SP - 15619
EP - 15627
PB - Taylor & Francis
CY - Philadelphia, USA
AN - OPUS4-36260
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Kabbe, Ch.
A1 - Kraus, F.
A1 - Remy, Ch.
T1 - Phosphorrückgewinnung und Recycling aus dem Abwasser
N2 - Phosphorrecycling sollte nicht isoliert praktiziert werden, sondern im Kontext der spezifischen Abwasserbehandlung und der Betrachtung weiterer Nährstoffe wie Stickstoff und Kalium.
Hohe Rückgewinnungsquoten um jeden Preis sind nicht immer zielführend und u.U. sogar schädlich für die Kreislaufwirtschaft. Es sollte eine Kombination verschiedener Ansätze je nach vorhandener Infrastruktur verfolgt werden. Fällungsverfahren (Struvit) sind geeignet kostengünstig kleine Mengen Phosphor zurückzugewinnen. Für ein umfassendes P-Recycling muss die Rückgewinnung aus der Asche erfolgen.
T2 - 20. Leibnitz-Conference of Advanced Science - "Ressourcenmanagement als Beitrag zur gesicherten Rohstoffversorgung"
CY - Lichtenwalde, Saxony, Germany
DA - 19.05.2016
KW - Recycling
KW - Phosphor
KW - Abwasser
PY - 2016
AN - OPUS4-36319
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Complete Survey of German Sewage Sludge Ashes - Phosphorous and Technology Metal Recovery Potential
T2 - SUM 2014 - Symposium on Urban Mining
CY - Bergamo, Italy
DA - 2014-05-19
PY - 2014
AN - OPUS4-30783
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Weimann, Karin
A1 - Schulz, T.
A1 - Linß, E.
T1 - Environmental evaluation of different ways to produce recycled concrete aggregates
T2 - SUM 2014 - Symposium on Urban Mining
CY - Bergamo, Italy
DA - 2014-05-19
PY - 2014
AN - OPUS4-30784
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Roskosch, A.
A1 - Adam, Christian
T1 - Monitoring von Klärschlammaschen
N2 - Die Aschen aus der separaten Verbrennung von Klärschlamm in Deutschland besitzen ein großes Potential für die Phosphorrückgewinnung
KW - Klärschlammasche
KW - Monoverbrennung
KW - Phosphor
KW - Rückgewinnung
KW - Kritische Rohstoffe
KW - Seltene Erden
PY - 2014
SN - 1868-9531
VL - 27
IS - 3
SP - 8
EP - 12
PB - Rhombos-Verl.
CY - Berlin
AN - OPUS4-31258
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Country-wide monitoring of anthropogenic resource flows - the case study of sewage sludge ashes in Germany
T2 - 1st Scientific Advisory Board Meeting Christian Doppler Laboratory for "Anthrogogenic Resources"
CY - Wien
DA - 2014-09-24
PY - 2014
AN - OPUS4-32102
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Wragge, V.
A1 - Kabbe, C.
T1 - Technische Voraussetzungen für "100%/Zero" P-Dünger
T2 - Anforderungen und Beitrag der Landwirtschaft zum Phosphorrecycling
CY - Braunschweig, Deutschland
DA - 2014-11-06
PY - 2014
AN - OPUS4-32104
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Sewage sludge ashes - waste or valuable resource
N2 - There is a growing concern of the direct use of contaminated sewage sludge in agriculture due possible environmental and health hazards. Thus, incineration of the sludge and thus increasing amounts of sewage sludge ashes (SSA) are to be expected in the future. SSA contains considerable amounts of phosphorus (P) and technology metals that might be recovered as secondary raw materials. Since the EU for instance depends completely on the import of rock phosphate needed for fertilizer production, alternative sources for P are in order. Furthermore, rock phosphate is often contaminated with heavy metals like Cd and U, leading to health and environmental hazards. P recovered from SSA might diminish these problems. To determine the possible recovery potential of P and technology metals from SSA, we conducted a survey of German mono incineration facilities and analyzed the respective SSA for their elemental composition. More than 95% of the emerging SSA was monitored. Results indicate a P recovery potential of 18,000 t/a (up to 13% of the annual P demands for fertilizer production). The concentrations of Cd and U in SSA are one to two Orders of magnitude lower than in rock phosphate and could help to reduce possible hazards.
T2 - 4th International conference industrial and hazardous waste management (Crete 2014)
CY - Chania, Crete, Greece
DA - 02.09.2014
KW - Sewage sludge ash
KW - Resource recovery
KW - Phosphorus
KW - Technology metals
PY - 2014
SN - 978-960-8475-20-5
SN - 2241-3138
SP - 1
EP - 8
AN - OPUS4-31396
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Stemann, Jan
A1 - Kabbe, C.
T1 - Phosphorrückgewinnung im Rahmen der Klärschlammbehandlung - das EU-Projekt P-REX
T2 - Berliner Abfallwirtschafts- und Energiekonferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 2014-01-27
PY - 2014
AN - OPUS4-31102
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Vogel, Christian
A1 - Wellendorf, Stephan
A1 - Schick, J.
A1 - Kratz, S.
T1 - Phosphorus recovery by thermochemical treatment of sewage sludge ash - Results of the European FP6-project SUSAN
T2 - 2009 International Conference on Nutrient Recovery from Wastewater Streams
CY - Vancouver, Canada
DA - 2009-05-10
PY - 2009
AN - OPUS4-19543
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Adamczyk, Burkart
T1 - Möglichkeiten der thermochemischen Behandlung von Reststoffen
KW - Thermochemische Stofftrennung
KW - Wertstoffrückgewinnung
PY - 2010
U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050012
SN - 0009-286X
SN - 1522-2640
VL - 82
IS - 9
SP - 1579
EP - 1580
PB - Wiley-VCH Verl.
CY - Weinheim
AN - OPUS4-22004
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Adam, Christian
A1 - Mudersbach, D.
T1 - Recovery of chromium from AOD-converter slags
N2 - Slags from the production of high-alloyed steel contain both chemically bound chromium (mainly as Cr2O3) in the mineral fraction and elemental chromium in the metallic remainders. Thermochemical post treatment of the slag in an electric arc furnace under reducing conditions enables the nearly complete recovery of the total amount of chromium in form of a metallic alloy. The best results were achieved by resistance melting (submerged electrodes) with addition of a reducing agent into the melt. The efficiencies of the reducing agents carbon, aluminium, silicon (as ferrosilicon) and silicon carbide were investigated and compared. As aluminium is the strongest reducing agent, it is less selective and reduces much more SiO2 than Cr2O3. While SiC shows only low reactivity because of its high thermal resistance, carbon and silicon had the highest reducing potentials: More than 97% of the chemically bound chromium can be recovered by application of these reducing agents. Due to the high temperature required for the reduction of the chromium compounds, the reduction of SiO2 as an undesired side reaction cannot be avoided. However, compared with mechanical procedures that are limited to the recovery of the metallic remainders, the total chromium recovery can be significantly increased by the described reductive melting procedure.
KW - Arc furnace
KW - By-product
KW - Chromium recovery
KW - High-alloyed steel
KW - Reductive melting
KW - Slag treatment
KW - Slag
KW - Thermochemical treatment
PY - 2010
U6 - https://doi.org/10.1002/srin.201000193
SN - 1611-3683
SN - 0177-4832
VL - 81
IS - 12
SP - 1078
EP - 1083
PB - Verl. Stahleisen
CY - Düsseldorf
AN - OPUS4-22898
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Kratz, S.
A1 - Beerbaum, B.
A1 - Elsner, H.
A1 - Reuvers, J.
A1 - Dockhorn, T.
A1 - Rechberger, H.
A1 - Werner, W.
A1 - Knudsen, L.
A1 - Flachowsky, G.
A1 - Rodehutscord, M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Steingrobe, B.
A1 - Schick, J.
A1 - Albert, E.
A1 - Leinweber, P.
A1 - Ekardt, F.
A1 - Embert, G.
T1 - Ressourcen schonender Einsatz von Phosphor in der Landwirtschaft - Symposium des Institutes für Pflanzenbau und Bodenkunde des JKI in Braunschweig - eine Synopse
KW - Klärschlamm
KW - Phosphor
KW - Ressource
KW - Klärschlammasche
KW - P-Düngemittel
KW - Demonstrationsanlage
PY - 2009
SN - 1867-0911
SN - 1867-0938
SN - 1865-4371
VL - 61
IS - 2
SP - 69
EP - 71
PB - Ulmer
CY - Stuttgart
AN - OPUS4-18928
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
ED - H.J. Linke,
T1 - Phosphorrückgewinnung aus Abwasser, Klärschlamm und Klärschlammasche
T2 - 1. Darmstädter Ingenieurkongress - Bau und Umwelt
CY - Darmstadt, Deutschland
DA - 2009-09-14
PY - 2009
SN - 978-3-941799-00-4
SP - 62
EP - 66
CY - Darmstadt
AN - OPUS4-19896
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Adam, Christian
T1 - Verwertungsoptionen für Verbrennungsrückstände biogenen Ursprungs
PY - 2009
N1 - Serientitel: Schriftenreihe: Club Niederösterreich – Series title: Schriftenreihe: Club Niederösterreich
VL - 4/5
SP - 46
EP - 56
CY - Wien, Österreich
AN - OPUS4-20389
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Recycling of waste materials by thermochemical treatment
T2 - ISWA World congress 2010 - Urban development and sustainbility - a major challenge for waste management in the 21st century
CY - Hamburg, Germany
DA - 2010-11-15
KW - thermochemical substance separation
KW - Thermodynamics
KW - Thermochemistry
PY - 2010
SP - 1
EP - 10(?)
AN - OPUS4-22467
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
T1 - Schlacken/Aschen - Herstellung von Düngemitteln
T2 - 19. Kölner Abfalltage - Von der Abfallwirtschaft zur Rohstoffwirtschaft - Wer sind die Gewinner, wer die Verlierer?
CY - Köln, Deutschland
DA - 2010-11-02
KW - Klärschlammasche
KW - Phosphor
KW - Rückgewinnung
PY - 2010
IS - Kap. 3.5
SP - 1
EP - 20(?)
PB - Kirsten Gutke Verlag
AN - OPUS4-22468
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Brenneis, Rudolf
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Recycling of Waste Materials by Thermochemical Treatment
T2 - ISWA World Congress 2010 Urban Development and Sustainability - a Major Challenge for Waste Management in the 21st Century
CY - Hamburg, Germany
DA - 2010-11-15
PY - 2010
AN - OPUS4-22473
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Vogel, Christian
A1 - Grabner, Angela
A1 - Götze, Ramona
A1 - Wellendorf, Stephan
A1 - Michaelis, Matthias
A1 - Feldmann, Ines
A1 - Menzel, Michael
A1 - Scholz, G.
A1 - Reuther, H.
T1 - A comparative study of commercial sewage sludge ashes (SSA) produced at HVC (DRSH) and SNB and of well defined model substances synthesized at BAM by X-ray powder diffraction (XRD) and other analytical techniques (ICP, XRF, SEM & EDX, Mossbauer spectroscopy, 27Al- and 31P solid state NMR)
T2 - Meeting mit Industriepartnern des EU-Projekts SUSYPHOS/ Eurostar
CY - Dordrecht, Netherlands
DA - 2010-06-24
PY - 2010
AN - OPUS4-22445
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Einsatz des Lichtbogenofens für die Wertstoffrückgewinnung aus Reststoffen - Forschungsthemen der BAM
T2 - Sitzung des Arbeitskreises "Lichtbogenofenbetrieb" des Bundesverbandes der Deutschen Gießerei-Industrie (BDG)
CY - Castrop-Rauxel, Germany
DA - 2011-04-13
PY - 2011
AN - OPUS4-23593
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Möglichkeiten der Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm zur landwirtschaftlichen Düngung
T2 - Bund-Länder-Fachtagung "Stoffliche Perspektiven und rechtliche Rahmenbedingungen einer langfristigen Verwertung von Klärschlamm"
CY - Bonn, Germany
DA - 2009-04-29
PY - 2009
AN - OPUS4-19471
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adam, Christian
A1 - Michaelis, Matthias
A1 - Kley, Gerd
A1 - Emmerling, Franziska
A1 - Simon, Franz-Georg
T1 - Reaction sequences in the thermochemical treatment of sewage sludge ashes revealed by X-ray powder diffraction - A contribution to the European project SUSAN
N2 - The sequence of reactions accompanying the thermochemical treatment of an iron- and aluminium-bearing sewage sludge ash was ascertained by investigating two systematic series of samples. The ash was thermochemically treated in a lab-scale rotary furnace after mixing it with a chlorine-donor, either CaCl2 or MgCl2. Within each of these two sample series only a single process parameter, the reaction temperature, was varied, namely between 350 and 1050°C. It was found, that among the numerous crystalline phases present in the raw ash only quartz and hematite continue to exist after thermochemical treatments carried out at 1050°C, whereas all other components undergo at least one decomposition-recrystallization cycle. Some of the components re-crystallize even several times. It was proved that the restructuring of the calcium- and phosphorus-bearing mineral phases proceeds via the formation of chlorspodioside, Ca2PO4Cl. The influence of the type of chlorine-donor on the final product was elucidated in detail and - to the best of our knowledge - for the first time crystalline AlPO4 was found in a sewage sludge ash and its decomposition was investigated, too.
KW - XRD
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
KW - Urban mining
KW - Fertilizers
PY - 2009
U6 - https://doi.org/10.1524/zksu.2009.0068
SN - 0930-486X
VL - 30 EPDIC 2008
SP - 459
EP - 464
PB - Oldenbourg
CY - München
AN - OPUS4-20562
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Ante, A.
A1 - Trumpler, A.
A1 - Niermann, S.
A1 - Decker, R.
A1 - Herrmann, L.
A1 - Adam, Christian
T1 - SUSAN - Sustainable and safe re-use of municipal sewage sludge for nutrient recovery - Large scale considerations of the thermo-chemical heavy metal removal from sewage sludge for the safe recycle of phosphorus
T2 - Bremer Colloquium - Produktionsintegrierte Wasser-/Abwassertechnik - "Abwasser als Ressource" Kreislaufschließung, Energie- und Wertstoffrückgewinnung
CY - Bremen, Germany
DA - 2009-09-28
KW - Sewage sludge
KW - Phosphorus
KW - Recycling
KW - Thermochemical treatment
PY - 2009
SP - 1
EP - 14(?)
AN - OPUS4-22183
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Hobohm, J.
A1 - Kuchta, K.
A1 - van Wasen, Sebastian
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Recovery of rare earth elements - optimized elemental analysis of fluorescent lamp shredder waste
N2 - Rare earth elements (REE) are a crucial component of fluorescence lamps. Several procedures have been developed to recovery these technological important elements. Nevertheless, actual REE recycling from fluorescence lamps is scarce so far (recovery rate of less than 1 %), with current recycling approaches concentrating on glass recovery. Since most recycling processes include several, also wet-chemical steps, a complete knowledge of the actual elemental composition of the respective mass flows is necessary for an efficient REE recovery. We tested seven different reagent mixtures for microwave-assisted digestion of fluorescent lamp shredder, including HF, HClO4, and H2O2. We determined the concentrations of 25 of the most relevant rare earth and other trace elements in the respective dilutions. Two independent digestions, one a mixture of perchlorid/nitric/hydrofluoric acid and the other aqua regia, showed the highest concentrations of 23 of these elements, excluding only Sn and Tb. The REE concentrations in the tested lamp shredder sample (stated in g/kg) were 10.2 (Y), 12.1 (La), 7.77 (Ce), 6.91 (Eu), 1.90 (Gd), and 4.11 (Tb).
T2 - 5th International conference industrial and hazardous waste management - Crete 2016
CY - Chania, Crete, Greece
DA - 27.09.2016
KW - Rare earth elements
KW - Critical raw materials
KW - Resource recovery
KW - WEEE
PY - 2016
SN - 978-960-8475-20-5
SN - 2241-3138
SP - 1
EP - 4
AN - OPUS4-37761
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Recycling of nutrients from biomass ashes
N2 - Recycling of nutrients from biomass ashes can safe natural recources and improve agricultural Efficiency. This was shown in the presentation for sewage sludge ashes, chicken manure ash and for sugar cane plants.
T2 - 6° Enconto Brasileiro-Alemao para Producao Sustentavel no Cerrado
CY - Goiania, Brazil
DA - 19.09.2016
KW - Nutrient recovery
PY - 2016
AN - OPUS4-37599
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Horizontale Düngemittelanalytik
N2 - Die europäische Kommission (Generaldirektion Unternehmen und Industrie) hat kürzlich die Auswirkungen einer harmonisierten europäischen Düngemittelverordnung, einschließlich der technischen Durchführbarkeit und den umweltbezogenen, wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen einer solchen Gesetzgebung untersuchen lassen. Basierend auf diesen Ergebnissen soll nun die EU-Düngemittelverordnung (EG) 2003/2003 revidiert werden. Neben der Vielzahl von bestehenden und neuen Düngemitteltypen wie z.B. Phosphor-Recyclingdüngern soll die neue Verordnung auch organische Düngemittel und somit Matrices wie Klärschlamm, Gärrückstände und Wirtschaftsdünger regeln. Dies bedeutet, dass Parameter und Grenzwerte, die bisher in verschiedenen Verordnungen für verschiedene Matrices geregelt wurden, künftig gemeinschaftlich geregelt werden (Klärschlamm, Düngemittel) und weitere Matrices zusätzlich geregelt werden müssen (Phosphor-Recycling-Produkte, Produkte aus Klärschlamm/-aschen).
Resultierend aus den aktuellen nationalen Entwicklungen insbesondere bezüglich des Ausstiegs aus der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung und im Hinblick auf die Bestrebungen hinsichtlich der Schonung natürlicher Ressourcen (z.B. ProgRess) ist zu erwarten, dass die Anzahl an Düngemitteln, die aus Recyclingmaterialien gewonnen werden, stark zunehmen wird. Recyclingdünger aus dem Stoffstrom Klärschlamm- bzw. Klärschlammasche werden zukünftig einen großen Anteil an diesen neuen Produkten ausmachen.
Vor den angeführten Hintergründen ist es notwendig relevante und insbesondere bereits genormte Verfahren hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit auf z.B. Klärschlamm/-aschen und daraus gewonnenen Recycling-Düngern sowie auf kommerzielle P-Düngemittel zu prüfen.
Vor diesem Hintergrund wurde die BAM (FB 4.4) vom UBA mit einer Untersuchung beauftragt:
UFOPLAN FKZ: 3714263200
„Untersuchung der Anwendbarkeit der im Rahmen des CEN-Projekts HORIZONTAL entwickelten Analyseverfahren auf Düngemittel und Klärschlamm/ -aschen“
Laufzeit: 01.07.2014 – 31.01.2017
T2 - Fachgespräch zum UFOPLAN-Projekt 3714 263200
CY - Berlin, Germany
DA - 09.11.2016
KW - Düngemittelanalytik
KW - Sekundärrohstoffdüngemittel
KW - Robustheitstests
PY - 2016
AN - OPUS4-38221
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Mory, D.
A1 - Schilller, D.
A1 - Adam, Christian
T1 - Chemische Onlineanalyse von Schmelzen im Lichtbogenofen durch LIBS
N2 - Die Reduktion von Metalloxiden zum Metall in einer schmelzflüssigen mineralischen Matrix stellt die Grundlage vieler metallurgischer Verfahren dar.
Eine Prozessoptimierung und -kontrolle setzt allerdings die genaue Kenntnis der chemischen Zusammensetzung der Schmelze voraus.
Im Beitrag wird LIBS als Methode zur Online-Analyse von Hochtemperaturschmelzen vorgestellt.
T2 - Schlacken Symposium 2016
CY - Meitingen, Germany
DA - 13.10.2016
KW - Online-Analyse
KW - LIBS
KW - Lichtbogenofen
KW - Prozessoptimierung
PY - 2016
SP - 49
EP - 58
AN - OPUS4-38155
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
ED - Jones, Roderick
ED - Newlands, Moray D.
ED - Halliday, Judith E.
ED - Csetenyi, Lszlo J.
ED - Zheng, Li
ED - McCarthy, Michael J.
ED - Dyer, Thomas D.
T1 - Sustainability in the production of Recycled Concrete Aggregates
N2 - Concrete is one of the most widely used construction materials and, accordingly, the concrete industry is an important stakeholder in the field of sustainable construction. Therefore various approaches have been implemented to increase the sustainability of concrete. Besides reducing CO2-emissions during cement production, increasing the energy efficiency of buildings and extending their life span, the end-of-life performance of concrete is also an essential aspect of sustainability. Reusing concrete as a secondary building material meets the requirements of sustainability in several ways: the extended time availability of primary raw materials and, thereby, the protection of natural resources as well as conserving landfill site. Furthermore, the production of recycled concrete aggregates (RCA) is a good example for closed-loop recycling.
However, regarding the use of RCA as a substitute for natural aggregates in concrete, attention must be paid to all issues of sustainability: this means that environmental, economic and social aspects have to be considered. Since RCA generally have inferior building material properties, such as higher porosity and lower density, the implementation of closed-loop recycling of concrete only makes sense if the technical quality assurance is secured. This paper focusses on the implementation of techniques for the deconstruction/demolition of buildings and the subsequent treatment of concrete rubble in order to improve the building material properties of RCA with regard to the requirements of sustainability and also technical rules and standards.
T2 - The 9th International Concrete Conference
CY - Dundee, UK
DA - 04.07.2016
KW - RCA (Recycled concrete aggregates)
KW - Gypsum
KW - Selective dismantling
KW - CDW treatment
KW - Gips
KW - Bauschuttaufbereitung
PY - 2016
SN - 978-0-9573263-1-6
SP - 1
EP - 10
PB - University of Dundee – Concrete Technology Unit
CY - Dundee, UK
AN - OPUS4-38175
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
T1 - Sustainability in the production of recycled concrete aggregates
N2 - Concrete is one of the most widely used construction materials and, accordingly, the concrete industry is an important stakeholder in the field of sustainable construction. Therefore various approaches have been implemented to increase the sustainability of concrete. Besides reducing CO2-emissions during cement production, increasing the energy efficiency of buildings and extending their life span, the end-of-life performance of concrete is also an essential aspect of sustainability. Reusing concrete as a secondary building material meets the requirements of sustainability in several ways: the extended time availability of primary raw materials and, thereby, the protection of natural resources as well as conserving landfill site. Furthermore, the production of recycled concrete aggregates (RCA) is a good example for closed-loop recycling.
However, regarding the use of RCA as a substitute for natural aggregates in concrete, attention must be paid to all issues of sustainability: this means that environmental, economic and social aspects have to be considered. Since RCA generally have inferior building material properties, such as higher porosity and lower density, the implementation of closed-loop recycling of concrete only makes sense if the technical quality assurance is secured. This paper focusses on the implementation of techniques for the deconstruction/demolition of buildings and the subsequent treatment of concrete rubble in order to improve the building material properties of RCA with regard to the requirements of sustainability and also technical rules and standards.
T2 - The 9th International Concrete Conference
CY - Dundee, UK
DA - 04.07.2016
KW - RCA (Recycled concrete aggregates)
KW - Gypsum
KW - Selective dismantling
KW - CDW treatment
KW - Gips
KW - Bauschuttaufbereitung
PY - 2016
AN - OPUS4-38176
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
ED - Martins, Isabel
ED - Ulsen, Carina
ED - Angulo, Sergio Cirelli
T1 - Secondary building materials from construction and demolition waste: environmental benefits and costs
N2 - Due to the large quantities of construction and demolition waste (CDW) in Europe, its reuse or recycling is of particular importance. Although several countries already recycle high amounts of CDW, the use as secondary raw materials is often limited by inferior building material properties. Specific characteristics, like high porosity and low density are caused by hardened cement paste in crushed concrete and the content of mortar and plaster in brick debris. Impurities like wood or gypsum and also harmful substances like organic pollutants may be a major problem for a reuse and should be minimized. Therefore unwanted materials and impairing substances have to be separated from the secondary building material stream. This can be done during the demolition process by using techniques for selective dismantling or during the subsequent treatment of the resulting rubble. Since almost all processing steps are associated with environmental impacts, the benefits of saving natural resources by applying secondary building materials should be weighed carefully. An environmental performance evaluation was undertaken to assess different techniques for reducing gypsum in recycled concrete aggregates, aiming at a minimization of elutable sulfates. These results were compared to the environmental impacts of the extraction of natural aggregates for concrete.
T2 - "Progress of recycling in the built environment"
CY - Sao Paulo, Brazil
DA - 03.08.2015
KW - CDW processing
KW - Demolition/selective dismantling
KW - Gypsum
KW - Environmental evaluation
KW - Bauschuttaufbereitung
KW - Ökobilanzielle Bewertung
PY - 2015
UR - http://www.rilem.org/gene/main.php?base=500218&id_publication=449&id_papier=10699
SN - e-ISBN: 978-2-35158-158-2
SP - 192
EP - 199
CY - Paris, France
AN - OPUS4-38170
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Stemann, Jan
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adam, Christian
T1 - Thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium salt additives for phosphorus fertilizer production - Analysis of underlying chemical reactions
N2 - Stocks of high grade phosphate rock are becoming scarce, and there is growing concern about potentially harmful impurities in conventional phosphorus fertilizers. Sewage sludge ash is a promising secondary phosphorus source. However, to remove heavy metals and convert the phosphorus contained in sewage sludge ash into mineral phases available to plants, an after-treatment is required. Laboratory-scale calcination experiments of sewage sludge ash blended with sodium salts using dried sewage sludge as a reducing agent were carried out at 1000 °C. Thus, the Ca3(PO4)2 or whitlockite component of raw sewage sludge ash, which is not readily plant available, was converted to CaNaPO4 (buchwaldite). Consequently, nearly complete phosphorus solubility in ammonium citrate (a well-established indicator for plant availability) was achieved. Moreover, it was shown that Na2CO3 may be replaced by moderately priced Na2SO4. However, molar ratios of Na/P > 2 were required to achieve >80% phosphorus solubility. Such over-stoichiometric Na consumption is largely caused by side reactions with the SiO2 component of the sewage sludge ash – an explanation for which clear evidence is provided for the first time.
KW - Phosphorus recovery
KW - Plant availability
KW - Solubility in ammonium citrate
KW - Whitlockite-to-buchwaldite transformation
PY - 2015
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.07.029
SN - 0956-053X
VL - 45
SP - 385
EP - 390
PB - Pergamon Press
CY - New York, NY
AN - OPUS4-33876
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - ext. Ehbrecht, A.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Technische Prozesse zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen
T2 - 8. CMM Tagung Material - Prozesse - Systeme
CY - Karlsruhe, Deutschland
DA - 2015-10-07
PY - 2015
AN - OPUS4-34475
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Herzel, Hannes
ED - Lederer, J.
ED - Laner, D.
ED - Rechberger, H.
ED - Fellner, J.
T1 - Phosphorus flows in German sewage sludge ashes and potential recovery technologies
N2 - Phosphorus (P) is essential for all forms of life and cannot be substituted. It is one of the macro nutrients applied in form of mineral or organic fertilizers in agricultural crop production. Mineral P fertilizers are generally based on phosphate rock, a limited resource. Western Europe completely depends on imports as it has no own relevant phosphate mines. The most abundant phosphate deposits are located only in a few countries such as Morocco, China, South Africa and the United States of America. Furthermore, phosphate rock and as a consequence mineral P fertilizers are often contaminated with the toxic elements cadmium and uranium. In Order to substitute phosphate rock P-bearing waste streams are investigated for their potential to be recyded as fertilizers. Wastewater is one of the important P-bearing waste streams that were in the focus of research in the last 10 years. German wastewater is e.g. a carrier of approx. 70,000 t of phosphorus per year.
T2 - International workshop on technospheric mining - Mining the technosphere - drivers and barriers, challenges and opportunities
CY - Vienna, Austria
DA - 01.10.2015
KW - Phosphorus recovery
KW - Sewage sludge ash
PY - 2015
SN - 978-3-85234-132-3
SP - 77
EP - 80
AN - OPUS4-34542
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - RPRT
A1 - Adam, Christian
A1 - Eicher, N.
A1 - Hermann, L.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Mallon, J.
A1 - Schaaf, M.
A1 - Stemann, J.
T1 - Comparative review of ash processes
N2 - This report gives technological information about processes for the recovery of phosphorus from sewage sludge ash including mass- and energy balance, process conditions and product quality.
The information in this report aim at giving an overview on different concepts for the recovery of phosphorus from sewage sludge ash and are intended to allow a general qualitative comparison between the different technical approaches. This report also describes the technological backgrounds of the processes that were furthermore investigated by life cycle assessment (LCA) and life cycle cost (LCC) analysis. However, most process data stated in this report are site specific data. The LCA/LCC study includes the definition of a common base line for all processes, detailed process modeling and plausibility assessments. Results of the LCA/LCC-studies are reported in deliverables D9.2 und D10.1.
PY - 2015
UR - http://p-rex.eu/uploads/media/P-REX_D4_1_Comparative_review_of_ash_processes.pdf
SP - 1
EP - 30
AN - OPUS4-34858
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Krüger, Oliver
ED - Schuhmann, R.
T1 - Technische Prozesse zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlammaschen
N2 - Klärschlammaschen weisen hohe Gehalte an Phosphor auf, dieser ist allerdings schlecht für Pflanzen verfügbar. Des Weiteren enthalten sie Schwermetalle die vor dem Einsatz als Düngemittel entfernt werden müssen. Vor diesem Hintergrund wurden in den letzten Jahren nasschemische und thermochemische Verfahren entwickelt und zum Teil bereits in Demonstrationsanlagen getestet. Ein thermochemischer Verfahrensansatz wird in diesem Beitrag näher vorgestellt. Klärschlammaschen werden mit Klärschlamm als Reduktionsmittel und Natriumsulfat als Aufschlussmittel im Drehrohrofen thermisch behandelt. Bei diesem Prozess wird pflanzenverfügbares NaCaPÜ4 gebildet, unerwünschte Elemente wie As, Cd, Hg und Pb werden zum Teil über die Gasphase separiert. Die Ergebnisse eines Demonstrationsversuchs werden vorgestellt.
N2 - Sewage sludge ashes exhibit high phosphorus mass fractions. However, the availability of phosphorus to plants is poor. Furthermore, sewage sludge ashes contain eco-toxicologically relevant heavy metals that have to be removed prior to agricultural application. ln front of this background several wet-chemical and thermo-chemical processes were developed in the last years and some of them were already successfully demonstrated in large scale. A thermo-chemical approach is presented in this article. Sewage sludge ashes are mixed with dry sewage sludge as reductant and sodium sulfate. Düring thermal treatment in a rotary kiln at approx. 950°C plant available NaCaPCU is formed. Furthermore undesired elements such as As, Cd, Hg and Pb are separated via the gas phase. Results of demonstration trials are presented.
T2 - 8. CMM-Tagung 2015 - Innovative Feuchtemessung in Forschung und Praxis - Material - Prozesse - Systeme
CY - Karlsruhe, Germany
DA - 07.10.2015
KW - Klärschlammasche
KW - Phoshorrückgewinnung
PY - 2015
N1 - Serientitel: Innovative Feuchtemessung in Forschung und Praxis – Series title: Innovative Feuchtemessung in Forschung und Praxis
SP - 251
EP - 262
AN - OPUS4-34859
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Severin, M.
A1 - Breuer, J.
A1 - Rex, M.
A1 - Stemann, Jan
A1 - Adam, Christian
A1 - Van den Weghe, H.
A1 - Kücke, M.
T1 - Phosphate fertilizer value of heat treated sewage sludge ash
N2 - This study focuses on the question whether heat treated sewage sludge ashes are more favourable as fertilizers than untreated sewage sludge ashes (USSA) and whether their fertilization effects are comparable with commercial triple superphosphate (TSP). In a pot experiment, maize was fertilized either with one of three heat treated and Na-, Ca- and Si-compounds amended sewage sludge ashes (two glown phosphates, steel mill slag + sewage sludge ash) or USSA or TSP as control. Fertilization with USSA did not increase the biomass yield and the P uptake of maize in comparison to the P0 treatment (7.25 resp. 8.35 g dry matter/pot). Fertilization with heat treated sewage sludge ashes and TSP resulted in significantly higher yields and plant P uptakes which are on average eight times higher than treatment with USSA and P0 control. Biomass yields and P uptake of maize after fertilization with heat treated sewage sludge ashes are not significantly different from those after TSP fertilization. The main P compound in USSA is Ca3(PO4)2. By heat treatment and amendment with different sodium, calcium, sulphur and silicon containing additives or steel mill converter slag, Ca3(PO4)2 is converted to Ca- and Na-silico-phosphates, which have a higher water solubility than Ca3(PO4)2. This increased solubility is responsible for the high plant availability of this phosphates.
KW - P recycling
KW - Sustainability
KW - P solubility
PY - 2014
UR - http://www.agriculturejournals.cz/publicFiles/138177.pdf
SN - 1214-1178
SN - 1805-9368
VL - 60
IS - 12
SP - 555
EP - 561
PB - Inst.
CY - Prague
AN - OPUS4-32147
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Wragge, V.
A1 - Kabbe, C.
T1 - Phosphorus Fertilizers from Waste Streams
T2 - Phosphorus in agriculture: Where are we going?
CY - Zurich, Switzerland
DA - 2015-01-15
PY - 2015
AN - OPUS4-32474
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Use of secondary phosphates to reduce soil pollution
N2 - Phosphorous is essential for all living creatures and indispensable in its functions regarding bone structure, energy metabolism, and storage and expression of genetic information. It is removed from the soils through farming and husbandry and has to be replaced. Annually, more than 17 million tons of phosphorous are applied to soils in the form of mineral fertilizer worldwide (Killiches, 2013). In Germany, this accounts for 150,000 t/a. This fertilizer is produced from rock phosphate, which is often contaminated with heavy metals (Dissanayake et al., 2009), especially cadmium and uranium. Cd concentrations are around 30 mg/kg, U around 100 mg/kg, with even higher peak values. Since rock phosphate is treated with acids to make the phosphorous bioavailable, those heavy metals were also mobilized. When the fertilizer is applied to the farmland, the contaminants can pollute the soil and pose an environmental risk. Sewage sludge is another phosphorous source for farming. In Germany, 15,000 t/a phosphorous are applied to farmlands this way. However, there is a growing concern of possible environmental hazards since sewage sludge contains not only inorganic contaminants but also organic pollutants, especially pharmaceuticals and personal care products (Guardia et al., 2004).
T2 - 4th International conference on environmental pollution and remediation
CY - Prague, Czech Republic
DA - 11.08.2014
PY - 2014
SP - Paper 136-1
EP - 136-2
AN - OPUS4-33432
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Peplinski, Burkhard
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Müller, Ralf
A1 - Michaelis, Matthias
A1 - Krahl, T.
A1 - Emmerling, Franziska
T1 - Nanocrystalline and stacking-disordered beta-cristobalite AlPO4: the now deciphered main constituent of a municipal sewage sludge ash from a full-scale incineration facility
N2 - For the first time evidence is provided that a nanocrystalline and stacking-disordered, chemically stabilized β-cristobalite form of AlPO4 occurs in a sewage sludge ash (SSA). This proof is based on a combined X-ray powder diffraction and X-ray fluorescence investigation of an SSA produced at a large-scale fluidized bed incineration facility serving a catching area with a population of 2 million. The structural and chemical characterization was carried out on 'as received' SSA samples as well as on solid residues remaining after leaching this SSA in sodium hydroxide solution. Thus, it was ascertained that the observed nanocrystalline and stacking-disordered cristobalite-like component belongs to the aluminum phosphate component of this SSA, rather than to its silicon dioxide component. In addition, a direct proof is presented that the chemically stabilized β-cristobalite form of AlPO4 does crystallize from X-ray amorphous precursors under conditions that mimic the huge heating rate and short retention time (just seconds at T ≈ 850°C), typical for fluidized bed incinerators.
KW - Aluminum phosphate
KW - Chemical stabilization of high-temperature forms
KW - Cristobalite form
KW - Stacking disorder
KW - Incinerator ash
KW - Sewage sludge ash
PY - 2015
U6 - https://doi.org/10.1017/S0885715614001213
SN - 0885-7156
VL - 30
IS - Supplement S 1
SP - S31
EP - S35
PB - JCPDS
CY - Swarthmore, Pa.
AN - OPUS4-33435
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus fertilizer from sewage sludge ashes by thermochemical treatment - Benefits and challenges
N2 - Mineral phosphorus (P) fertilizers are solely produced from phosphate rock. Europe completely depends on imports since there are no relevant phosphate rock deposits on the continent. Furthermore, phosphate rock is contaminated with heavy metals such as Cd and U that pollute the farmlands and pose environmental risks. Sewage sludge ash (SSA) might be a promising source for recycling fertilizer since it contains large amounts of P (up to 13 %). However, fertilizer from SSA has to comply with the respective ordinances, particularly the heavy metal limit values stated in the fertilizer ordinance, and requires sufficient P bioavailability. Thus, we conducted a complete survey of SSA from German mono-incineration facilities and developed a thermochemical treatment for SSA to reduce toxic elements and increase P bioavailability.
T2 - RAMIRAN 2015 - 16th International conference Rural-Urban Symbiosis
CY - Hamburg, Germany
DA - 08.09.2015
PY - 2015
SN - 978-3-941492-95-0
SP - TA
EP - O_20, 33
AN - OPUS4-34311
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Hermann, L.
A1 - Adam, Christian
T1 - Sewage sludge ash - A promising secondary phosphorus source for fertilizer production
N2 - Sewage sludge incineration is extensively practiced in some European countries such as the Netherlands, Switzerland, Austria and Germany. A survey of German sewage sludge ash showed that the recovery potential is high, approx. 19,000 t of phosphorus per year. However, the survey also discovered that the bioavailability of phosphorus in the sewage sludge ash is poor and that more than half of the ashes cannot be used as fertilizers due to high heavy metal content. A new thermochemical process for sewage sludge ash treatment was developed that transforms the ash into marketable fertilizer products. Sewage sludge ash was thermochemically treated with sodium and potassium additives under reducing conditions, whereby the phosphate-bearing mineral phases were transformed into plant available phosphates. High P-bioavailability was achieved with a molar Na/P ratio > 1.75 in the starting materials. Sodium sulfate, carbonate and hydroxide performed comparably as additives for this calcination process. Potassium carbonate and -hydroxide have to be added in a molar K/P ratio > 2.5 to achieve comparable P-solubility. The findings of the laboratory scale investigations were confirmed by an industrial demonstration trial for an ash treatment with sodium sulfate. Simultaneously, the volatile transition metal arsenic (61% removal) as well as volatile heavy metals such as cadmium (80%), mercury (68%), lead (39%) and zinc (9%) were removed via the off-gas treatment system. The product of the demonstration trial is characterized by high bioavailability and a toxic trace element mass fraction below the limit values of the German fertilizer ordinance, thus fulfilling the quality parameters for a P-fertilizer.
KW - Sewage sludge ash
KW - Phosphorus recovery
KW - Thermochemical treatment
KW - Reducing conditions
KW - Heavy metal evaporation
KW - Bioavailability
KW - Sodium sulfate
PY - 2016
U6 - https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.08.059
SN - 0048-9697
SN - 1879-1026
IS - 542
SP - 1136
EP - 1143
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-34165
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Recovery potential of German sewage sludge ash
N2 - Incineration of sewage sludge is expected to increase in the future due to growing concerns about the direct use of sludge in agriculture. Sewage sludge is the pollutant sink of wastewater treatment and thus loaded with contaminants that might pose environmental hazards. Incineration degrades organic pollutants efficiently, but since the ash is currently mostly disposed of, all valuable component like phosphorus (P) and technologically relevant metals present in the sewage sludge ash (SSA) are removed from the economic cycle entirely. We conducted a complete survey of SSA from German mono-incineration facilities and determined the theoretical recovery potential of 57 elements. German SSA contains up to 19,000 t/a P which equals approximately 13% of phosphorus applied in the German agriculture in form of phosphate rock based mineral fertilizers. Thus, SSA is an important secondary resource of P. However, its P-solubility in ammonium citrate solution, an indicator for the bioavailability, is only about 26%. Treatment of SSA is recommended to enhance P bioavailability and remove heavy metals before it is applied as fertilizer. The recovery potential for technologically relevant metals is generally low, but some of these elements might be recovered efficiently in the course of P recovery exploiting synergies.
KW - Sewage sludge ash
KW - Recovery potential
KW - Phosphorus
KW - Critical raw materials
KW - Bioavailability
KW - Phosphorus recovery
KW - Monitoring
PY - 2015
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.01.025
SN - 0956-053X
VL - 45
SP - 400
EP - 406
PB - Pergamon Press
CY - New York, NY
AN - OPUS4-34157
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Re-use of secondary phosphates as fertilizers - harmonization of analytical methods
N2 - The number of different secondary raw materials used for fertilizer production is expected to increase in the future due to newly developed recycling procedures. Thus, more and more different matrices have to be analyzed. Furthermore, the respective legislation and analytical methodology is nonuniform throughout Europe. Therefore, a harmonization of the the regulations and Standards is desirable. We conduct a research project to test the existing analytical methods on their applicability to a broad variety of matrices to support the harmonization process. The project is scheduled tili late spring 2017. Initial results will be presented.
T2 - 15th International waste management and landfill symposium - Sardinia 2015
CY - Cagliari, Italy
DA - 06.10.2015
PY - 2015
SN - 9788862650212
PB - CISA Publisher
CY - Cagliari
AN - OPUS4-34577
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Grabner, Angela
A1 - Adam, Christian
T1 - Complete survey of German sewage sludge ash
N2 - The amount of sewage sludge produced worldwide is expected to further increase due to rising efforts in wastewater treatment. There is a growing concern against its direct use as fertilizer due to contamination of the sludge with heavy metals and organic pollutants. Incinerating the sludge degrades organic compounds almost completely and concentrates heavy metals and phosphorus. However, the sewage sludge ash (SSA) is almost completely disposed of and with it all resources are removed from the economic cycle. Comprehensive knowledge of the composition of SSA is crucial to assess the resource recovery potentials. We conducted a survey of all SSA emerging in Germany and determined the respective mass fractions of 57 elements over a period of one year. The median content of phosphorus was 7.9%, indicating an important recovery potential. Important trace elements were Zn (2.5 g/kg), Mn (1.3 g/kg), and Cu (0.9 g/kg). Mass fractions of technology metals such as V, Cr, Ga, Nb, and rare earths were comparatively low. Considering the possible use of SSA as secondary raw material for fertilizer production it should be noted that its Cd and U content (2.7 mg/kg and 4.9 mg/kg respectively) is significantly lower than that of rock phosphate based mineral fertilizers.
PY - 2014
U6 - https://doi.org/10.1021/es502766x
SN - 0013-936X
SN - 1520-5851
VL - 48
IS - 20
SP - 11811
EP - 11818
PB - ACS Publ.
CY - Washington, DC
AN - OPUS4-32646
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Kabbe, C.
A1 - Remy, C.
T1 - Phosphate Recycling - Options and Efficacy
T2 - LIFE + Conference - Resource Recovery and Water Protection
CY - Skelleftea, Schweden
DA - 2015-06-15
PY - 2015
AN - OPUS4-33664
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
A1 - Hobohm, J.
A1 - Basu, S.
A1 - Kuchta, K.
A1 - van Wasen, Sebastian
T1 - Recycling oriented comparison of mercury distribution in new and spent fluorescent lamps and their potential risk
N2 - This study compares the mercury distribution in the vapor phase, the phosphor powder and the glass matrix of new and spent fluorescent lamps. The spent fluorescent lamps were obtained at the collection yards of a public waste management company in Hamburg, Germany. An innovative systematic sampling method is utilized to collect six spent and eight corresponding new, off-the-shelf fluorescent lamp samples. The efficiency of several acid digestion methods for the determination of the elemental composition was studied and elemental mass fractions of K, Na, Y, Ca, Ba, Eu, Al, Pb, Mg, Hg, and P were measured. The study also finds aqua regia to be the best reagent for acid digestion. However, no significant difference in mercury distribution was found in the different phases of the new and spent fluorescent lamps.
KW - Mercury
KW - Rare earth elements
KW - Hg distribution
KW - Fluorescence lamps
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.11.104
SN - 0045-6535
SN - 1879-1298
VL - 169
SP - 618
EP - 626
PB - Elsevier
AN - OPUS4-38481
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Enzymkatalysierte Synthese von Schmierstoffen aus Altfett
N2 - Im Rahmen eines vom BMBF geförderten KMU-Innovativ Forschungsprojekts (KKZ 0316199B) konnte in Kooperation mit der Firma Greibo Chemie GmbH ein bio-katalysierter Prozess zur Hydrolyse und Veresterung von gastronomischen Altfetten etabliert werden. Unter Anwendung des Enzyms Candida antarctica lipase-A (CAL-A) kann dieser Prozess mit einem teilweise wässrigen Medium durchgeführt werden was prozesstechnisch einige Vorteile mit sich bringt. Im Gegensatz zu anderen Acyltransferasen ist die CAL-A nicht nur in der Lage die Alkoholyse zu katalysieren sondern auch Fettsäuren zu verestern. Dies eröffnet eine breitere Anwendung des Prozesses auf weitere Produktgruppen und Abfallströme. Es wurden Optimierungen mit modifizierten Enzymen und verschiedenen Fetten und Alkoholen vorgenommen. Des Weiteren wurden die verfahrenstechnischen Parameter optimiert und ein Scale-up auf den 0,5 Tonnen Maßstab durchgeführt. Die aus dem Prozess resultierenden Fettsäureester eignen sich als Motoren- oder Hydraulikbasisöle sowie als Metallbearbeitungsöle. Im Vergleich zu den Mineralölkosten von ca. 1,0 - 1,5 € pro kg muss bei einer Umstellung eines Hydrauliköls auf Fettsäureester (konventionell hergestellt) allerdings bei einem Preis von 3 – 5 € pro kg mit Mehrkosten bei gleichbleibendem Verbrauch gerechnet werden. Für die erfolgreiche Markteinführung müssten vermutlich die durchaus vorhandenen ökologischen Vorteile der Altfett-basierten Produkte beworben werden.
T2 - Deutsche Biotechnologietage 2016
CY - Leipzig
DA - 26.04.2016
KW - Altfett
KW - Enzymkatalyse
PY - 2016
SP - 11
EP - 11
PB - Forschungszentrum Jülich
CY - 52425 Jülich
AN - OPUS4-35969
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Lischka, Susanne
T1 - Enzymkatalysierte Synthese von Schmierstoffen aus Altfett
N2 - Im Rahmen eines vom BMBF geförderten KMU-Innovativ Forschungsprojekts (KKZ 0316199B) konnte in Kooperation mit der Firma Greibo Chemie GmbH ein bio-katalysierter Prozess zur Hydrolyse und Veresterung von gastronomischen Altfetten etabliert werden. Unter Anwendung des Enzyms Candida antarctica lipase-A (CAL-A) kann dieser Prozess mit einem teilweise wässrigen Medium durchgeführt werden was prozesstechnisch einige Vorteile mit sich bringt. Im Gegensatz zu anderen Acyltransferasen ist die CAL-A nicht nur in der Lage die Alkoholyse zu katalysieren sondern auch Fettsäuren zu verestern. Dies eröffnet eine breitere Anwendung des Prozesses auf weitere Produktgruppen und Abfallströme. Es wurden Optimierungen mit modifizierten Enzymen und verschiedenen Fetten und Alkoholen vorgenommen. Des Weiteren wurden die verfahrenstechnischen Parameter optimiert und ein Scale-up auf den 0,5 Tonnen Maßstab durchgeführt. Die aus dem Prozess resultierenden Fettsäureester eignen sich als Motoren- oder Hydraulikbasisöle sowie als Metallbearbeitungsöle. Im Vergleich zu den Mineralölkosten von ca. 1,0 - 1,5 € pro kg muss bei einer Umstellung eines Hydrauliköls auf Fettsäureester (konventionell hergestellt) allerdings bei einem Preis von 3 – 5 € pro kg mit Mehrkosten bei gleichbleibendem Verbrauch gerechnet werden. Für die erfolgreiche Markteinführung müssten vermutlich die durchaus vorhandenen ökologischen Vorteile der Altfett-basierten Produkte beworben werden.
T2 - Deutsche Biotechnologietage 2016
CY - Leipzig
DA - 26.04.2016
KW - Altfett
KW - Enzymkatalyse
PY - 2016
AN - OPUS4-35970
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adam, Christian
T1 - SUSAN - Sustainable and safe re-use of municipal sewage sludge for nutrient recovery
N2 - The SUSAN-project aimed at developing a sustainable and safe strategy for nutrient recovery from sewage sludges using thermal treatment. Mono-incineration of the sludges completely destructs the organic pollutants in a first step. The incineration residues are ashes with a high phosphorus content that still contain heavy metal compounds above the limits for agricultural use. Furthermore, phosphorus in the ashes exhibits low bioavailability - a disadvantage in farming. Therefore, in a second thermochemical step heavy metals are removed and phosphorus transferred into mineral phases available for plants. The principle of the SUSAN-project is the separation of the small heavy metals fraction from the ashes to receive a phosphorus rich product suited as raw material for fertilisers that also contains SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3, MgO and K2O.
The thermochemical process is based on evaporation of volatile heavy metal chlorides at 850 - 1000 °C. The sewage sludge ashes are mixed with chlorine donors such as MgCl2 or KCl, grained and treated in a thermal aggregate e.g. a rotary furnace. At the same time a transfer of non soluble P-compounds into Mineral phases available for plants takes place.
Besides technological development of the thermochemical process, the products fertilisation performance, the product design, the market for the products and the sustainability of the whole process chain are emphasised in the SUSAN-project.
KW - Nutrient recovery
KW - Sewage sludges
KW - Sludge disposal
KW - Sustainability
KW - Environmental pollution
PY - 2017
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-391607
UR - http://cordis.europa.eu/result/rcn/46724_en.html
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-39160
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Simon, Franz-Georg
A1 - Adam, Christian
T1 - RecArc - Verwertung von Rückständen aus der Metallurgie mit der Lichtbogentechnologie
N2 - In dem Projekt soll die vollständige Wiederverwertbarkeit der Schlacke und ihrer Bestandteile demonstriert werden. Dazu gehören die vollständige Rückgewinnung der metallischen Phase, die in die Edelstahlherstellung zurückgeführt werden kann, sowie die Aufwertung der mineralischen Fraktion, die ihre uneingeschränkte Verwendung als Zementzumahlstoff oder mineralischer Baustoff erlaubt. Bei geeigneter Prozessführung des elektrischen Lichtbogenofens können durch „reduzierendes Schmelzen“ die chromhaltigen Wertstoffe zusammen mit anderen Schwermetallen zu 97% in einer Metalllegierung angereichert und separiert werden. Diese kann als Rohstoff in der Metallurgie eingesetzt werden. Der Chromgehalt der mineralischen Komponte der Schlacke konnte von ca. 3% auf unter 0,1% verringert werden. Die mineralische Fraktion lässt sich durch entsprechende Zuschläge während des Schmelzbetriebes und eine anschließende Granulation der schmelzflüssigen Phase zu einem Material aufwerten, das in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften typischen Zementkomponenten entspricht und als Rohstoff in der Zementproduktion eingesetzt werden kann. Dafür müssen allerdings noch die rechtlichen Voraussetzungen geschaffen werden, da der Rohstoffeinsatz gerade im Zement strengen Auflagen unterliegt und die Zemente bestimmte Normen erfüllen müssen.
Durch die in RECARC aufgezeigte Möglichkeit der Wiederverwertung können somit Stoffkreisläufe geschlossen werden, die ansonsten zu einem Verlust wertvoller Rohstoffe führen. Vor allem die steigenden Rohstoffkosten, aber auch die immer stärker limitierten CO2-Emissionen zeigen die hohe Relevanz im Umgang mit metallurgischen Reststoffen. Eine Überführung des in RECARC demonstrierten Verfahrens in die Industrie könnte einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Schonung der natürlichen Ressourcen und der Umwelt leisten.
KW - Chrom
KW - Lichtbogenofen
KW - Recycling
KW - Rückgewinnung
KW - Schlacke
PY - 2017
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-390197
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-39019
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
T1 - RECDEMO - Vollständige Verwertung der Sandfraktion aus dem Bauschuttrecycling
N2 - In dem Projekt sollten die Aufbereitung der Betonbrechsandfraktion aus Bauschutt mittels eines Nassverfahrens zu einer geeigneten Gesteinskörnung für die Betonherstellung sowie die vollständige Verwertung der bei diesem Verfahren anfallenden Reststoffe demonstriert werden.
Der im Rahmen der geordneten Vorsortierung mit zahlreichen Schritten zur Qualitätssicherung hergestellte Betonbrechsand war qualitativ hochwertig und wies nur geringe Schadstoffgehalte auf. Für die Nassaufbereitung des Betonbrechsands wurde vom Projektpartner Allmineral der Prototyp einer Sandsetzmaschine zur Dichtetrennung designt und konstruiert. Diese Sandsetzmaschine wurde für die umfangreichen Betonbrechsandversuche in die Aufbereitungsanlage der BAM integriert. Begleitend zur Aufbereitung wurden die eingesetzten Materialien, Bauschutt und Prozesswasser, sowie die Austragsprodukte chemisch-physikalisch und mineralogisch untersucht.
Die anschließenden Baustoffuntersuchungen zeigten, dass durch das im Demonstrationsprojekt angewandte Nassaufbereitungsverfahren eine deutliche Verbesserung der Materialeigenschaften des Betonbrechsandes erzielt werden konnte. Die Qualität von Natursteinkörnungen wurde (z.B. aufgrund von Kornschädigungen durch den Bruch des Altbetons und noch verbleibende Zementanhaftungen) gleichwohl nicht erreicht. Gerade die Betonprüfungen (mit Anteilen von bis zu 50% Betonbrechsand an der gesamten Gesteinskörnung) haben jedoch gezeigt, dass es dennoch sehr wohl möglich wäre, größere Mengen von aufbereitetem Betonbrechsand in der Betonherstellung zu verwerten und so im Sinne der Nachhaltigkeit den Verbrauch von natürlichen Sandvorkommen zu reduzieren.
Die bei der Nassaufbereitung des Betonbrechsands anfallenden Restsstoffe, nämlich die Fraktionen Leichtgut und Feinstfraktion wurden separat erfasst und bilanziert. Diese Materialien wurden auf die Eignung als Kompostzugabe in Hinblick auf Schadstoffanreicherungen und Pflanzenverträglichkeit untersucht (Projektpartner Deisl). Nach der Kompostierung in Rotteboxen wurden Wachstumsversuche mit dem Referenzgewächs Kresse (Kressetest nach ÖNORM) mit zufriedenstellenden Ergebnissen durchgeführt. Die Reststoffe Feinstgut und Leichtgut aus dem Nassaufbereitungsprozess könnten – sofern die Schadstoffgehalte nachweislich unter den vorgegebenen Grenzwerten liegen – als Zugabe zur Vererdung in der Kompostierung eingesetzt werden.
KW - Reststoffe
KW - Betonbrechsand
KW - Bauschuttaufbereitung
KW - Betonherstellung
PY - 2017
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-390203
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-39020
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Chemische Charakterisierung von P-Recyclaten
N2 - Zukünftig werden vermehrt P-Recyclate auf den Düngemittelmarkt kommen. Diese müssen ausreichend charakterisiert werden, um Sicherheit und Wirksamkeit beurteilen zu können. Mit dem Vortrag wurde der wissenschaftliche Beirat für Düngungsfragen des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft beraten.
T2 - Fachgespräch Recycling-Phosphate als Düngemittel für die Landwirtschaft
CY - Bonn, Germany
DA - 14.02.2018
KW - P-Recyclate
KW - Sekundärrohstoffe
PY - 2018
AN - OPUS4-44178
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Huber, F.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
A1 - Mallow, O.
A1 - Blasenbauer, D.
A1 - Fellner, J.
T1 - Combined disc pelletisation and thermal treatment of MSWI fly ash
N2 - An environmentally friendly and cost efficient way for the management of municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash represents its thermal co-treatment together with combustible waste. However, the safe introduction and storage of MSWI fly ash in the waste bunker is challenging and associated with severe problems (e.g. dust emissions, generation of undefined lumps and heat in case of moistened MSWI fly ash). Therefore, the aim of this study is to investigate the suitability of pelletisation as a pretreatment of MSWI fly ash. In particular, MSWI fly ash was characterised after sampling, pelletisation and thermal treatment and the transfer of constituents to secondary fly ash and flue gas was investigated. For this purpose, MSWI fly ash pellets with a water content of about 0.15 kg/kg and a diameter of about 8 mm have been produced by disc pelletiser and treated in an electrically heated pilot-scale rotary kiln at different temperatures, ranging from 450°C to 1050°C. The total contents of selected elements in the MSWI fly ash before and after thermal treatment and in the generated secondary fly ash have been analysed in order to understand the fate of each element. Furthermore, leachable contents of selected elements and total content of persistent organic pollutants of the thermally treated MSWI fly ash were determined. Due to the low total content of Hg (0.7 mg/kg) and the low leachate content of Pb (<0.36 mg/kg), even at the lowest treatment temperature of 450°C, thermally treated MSWI fly ash pellets can be classified as nonhazardous waste. However, temperatures of at least 650°C are necessary to decrease the toxic equivalency of PCDD/F and DL-PCB. The removal of toxic heavy metals like Cd and Pb is significantly improved at temperatures of 850°C, 950°C or even 1050°C. The observed metal removal led to relatively high contents of e.g. Cu (up to 11,000 mg/kg), Pb (up to 91,000 mg/kg) and Zn (up to 21,000 mg/kg) in the secondary fly ash. This metal enriched secondary fly ash might represent a potential raw material for metal recovery (e.g. via acidic leaching). Due to the high content of total dissolved solids observed in the leachate of thermally treated MSWI fly ash pellets, a wet extraction procedure is suggested to enable its safe disposal at non-hazardous waste landfills.
KW - MSWI fly ash
KW - Thermal treatment
PY - 2018
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.12.020
SN - 0956-053X
VL - 73
SP - 381
EP - 391
PB - Elsevier Ltd.
CY - Rotterdam
AN - OPUS4-44481
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adam, Christian
ED - Thiel, S.
ED - Thomé-Kozmiensky, E.
ED - Friedrich, B.
ED - Pretz, T.
ED - Quicker, P.
ED - Senk, D. G.
ED - Wortruba, H.
T1 - Nachbehandlung von Stahlwerksschlacken und deren Verwertung als Klinkermaterial
T1 - Post-treatment of steelmaking slags and their utilisation as cement clinker
N2 - Steelmaking slags produced using the Linz-Donawitz method (LD slags) are widely used as building and construction materials in road, earth and water works. Because the legal conditions become more and more re-strictive , this application is uncertain in the future.
LD slags contain high amounts of mineral bound iron (in form of Fe2O3), which must be considered as a waste of resources. Except for the Iron the chemical composition is quite similar to that of Portland cement clinker. However, due to the high content of Fe2O3 the mineralogical composition differs significantly, resulting in a low hydraulic reactivity. A post-treatment of the liquid LD slag in an electric arc furnace under reducing conditions enables the reduction of the iron compounds to metallic iron, which separates from the mineral phase due to its higher density. The remaining solidified mineral fraction mainly contains typical crystalline phases of cement clinker in similar ratios: Alite (Ca3SiO5; > 60%) as main phase, Belite (Ca2SiO4, 10%), Tricalciumaluminate (Ca3Al2O6; 5%) and Brownmillerite (Ca2(Al,Fe)2O5, 1%) as secondary phases. Alite, which usually decomposes to Belite and free lime under slow cooling conditions, is stabilized in the Fe-reduced slag probably by integration of foreign ions into the lattice and is stable even if the slag is cooled down very slowly. Furthermore, the particularly large Alite crystals do not exhibit the typical decomposition edge of Belite and lime, found in Alite from ordinary ce-ment clinker. Technological tests for building materials show a high hydraulic reactivity and a compressive strength after 28 days comparable or even slightly higher to reference cement.
Nevertheless, because of the increasing viscosity with decreasing Fe2O3 content, the treatment requires a temperature higher than the slag decanted from the LD converter. Furthermore, during the reduction of the bound Iron huge amounts of carbon monoxide are released, resulting in foaming of the slag. Both aspects make it difficult to manage the process. In addition, for economic reasons the treatment has to be carried out immediately after casting the slag from the LD converter to avoid the solidification, which is a logistical challenge for most steel plants. Otherwise the separation of the mineral bound iron as metallic phase and the utilisation of the mineral fraction as cement clinker will both save resources and lower the global CO2-output. For these reasons further initiatives should be considered in the medium term.
N2 - LD-Schlacken weisen eine große chemische Ähnlichkeit zu Protlandzementklinker auf. Sie enthalten jedoch noch bis zu 30% Eisen, das mineralisch in oxidischer Form gebunden vorliegt. Dadurch kann sich bei der Erstarrung die wichtigste Klinkerphase "Alit" nicht ausbilden.
Durch eine reduzierende Schmelzbehandlung der Schlacke kann des mineralisch gebundene Eisen als Metall separiert werden. Dadurch wird auch die Mineralogie der Schlacke so verändert, dass auch sie nun praktisch einem Portlandzementklinker entspricht.
Entsprechende Versuche wurden am kleintechnischen Lichtbogenofen der BAM durchgeführt. Es werden Ergebnisse vorgestellt und auf Grenzen und Möglichkeiten eines derartigen Prozesses im Hinblick auf eine industrielle Umsetzung eingegangen.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 11.06.2018
KW - Zementklinker
KW - Stahlwerksschlacke
KW - LD-Schlacke
KW - Lichtbogenofen
KW - Alit
PY - 2018
SN - 978-3-944310-41-1
VL - 5
SP - 282
EP - 296
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-45199
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CHAP
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
ED - IWA Publishing,
T1 - Wastewater as a resource: From rare earth metals to phosphorus
N2 - Wastewater contains a diverse array of organic and inorganic compounds and its complex composition strongly depends on the location and the connected dischargers. However, municipal wastewater as a carrier of feces and urine generally contains considerable amounts of the main nutrients nitrogen and phosphorus. The latter is in the focus of the discussions about the recovery potential of wastewater due to the relatively high mass flows of phosphorus in wastewater and the finite nature and decreasing quality of phosphate rock reserves. But due to the presence of the whole periodic table of elements, wastewater might contain further valuable components of interest for recovery including those defined as critical raw materials by the European Commission. Phosphorus and most of the other critical raw materials are fixed in the sewage sludge and after incineration in the sewage sludge ash (SSA). This is accompanied by high concentration factors from wastewater via sludge to ash. However, the mass fractions of the majority of elements in sewage sludge are comparable to those of the earth crust, indicating no relative enrichment. Nevertheless, enrichment factors of 100 or higher are given for phosphorus, copper, zinc, cadmium, silver, tin, lead and the platinum group elements indicating an anthropogenic input. An economic value of sewage sludge was estimated to $460,-/t calculated on the basis of the respective market prices for high purity elements – a theoretical value. A German survey of sewage sludge ashes showed that the mass fractions and the mass flows of most of the elements present in SSA are probably too low for an economic recovery. In most cases the mass flows are rather small compared to the imports and the chemical forms are not suitable for recovery. An exception is phosphorus that is present in high mass fractions up to 13% and that bears a high substitution potential. If the application of P-recovery technologies lead to a further concentration of valuable elements e.g. as by-products in side streams of the process, it would probably make also the recovery of other elements of economic interest.
KW - Wastewater
KW - Sewage sludge
PY - 2018
SN - 978-1-78040-835-4
SN - 978-1-78040-836-1
SN - 978-1-78040-954-2
U6 - https://doi.org/10.2166/9781780408361
SP - 241
EP - 252
PB - IWA Publishing
CY - London
AN - OPUS4-45679
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Smol, M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Kugler, Stefan
T1 - Analiza możliwości wykorzystania w Polsce popiołów ze spalania komunalnych osadów ściekowych na cele nawozowe
T1 - Use of municipal sewage sludge ash for fertilizing purposes. An analysis of possibilities in Poland
N2 - Popioły pochodzące z instalacji do spalania komunalnych osadów ściekowych, znajdującej się na terytorium Polski, poddano procesom termochemicznego przekształcania, dzięki czemu otrzymano produkty nawozowe spełniające kryteria dopuszczające je do obrotu jako nawozy mineralne. Ponadto dokonano analizy możliwości wykorzystania popiołów na cele nawozowe zgodnie z obecnie przyjętymi dokumentami strategicznymi i planistycznymi dotyczącymi gospodarki odpadami na poziomie krajowym i europejskim.
N2 - Ashes from thermal transformation of municipal sewage sludge were thermochem. modified at 1000°C in the presence of NaHCO3 and sewage sludge to obtain CaNaPO4 and reduce the content of heavy metals in the produced fertilizer. Its bioavailability was more than 99% higher than that of raw ashes (50%). The nutrient content was 13.56 % Ca, 6.33% P, 4.36% K and 5.0% Fe. The content of heavy metals in fertilizer products met the std. requirements and was exceeded only in the case of Pb (278.3 mg/kg d.m.).
KW - Ashes
KW - Waste
KW - Phosphorus
KW - Recovery
KW - Fertilizer
PY - 2020
U6 - https://doi.org/10.15199/62.2020.8.14
VL - 99
IS - 8
SP - 1186
EP - 1191
AN - OPUS4-51267
LA - pol
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
ED - Martins, I. M.
ED - Ulsen, C.
ED - Villagran, Y.
T1 - Advantages of recycling gypsum plasterboards
N2 - Advantages of recycling gypsum plaster boards
During the last decades the material composition of buildings has become increasingly diverse. However, largely sorted material flows are needed for generating high quality secondary building materials. The use of secondary building materials can meet the requirements of sustainability in several ways: the extended time availability of primary raw materials and, thereby, the preservation of natural resources as well as the conservation of landfill sites.
Recycling of gypsum (calcium sulfate) can be a good example for the environmental benefits of closed-loop recycling. The content of sulfates in other secondary building materials, in particular in recycled concrete aggregates, should be minimized for quality reasons. In contrast, separated gypsum can also be used in gypsum production if the high quality requirements for the recycled gypsum are met. Since almost all processing steps in the recycling process are associated with environmental impacts, an environmental evaluation of the use of recycled gypsum as a substitute in gypsum production has to be carefully conducted.
This paper focusses on the techniques for generating recycled gypsum from gypsum plasterboards, the related quality requirements and a comprehensive environmental evaluation of the complete process.
T2 - IV International Conference Progress of Recycling in the Built Environment
CY - Lisbon, Portugal
DA - 11.10.2018
KW - Environmental evaluation
KW - Gypsum
KW - CDW processing
PY - 2018
SN - 978-2-35158-208-4
VL - PRO 124
SP - 243
EP - 250
PB - Rilem publications S.A.R.L.
CY - Paris
AN - OPUS4-48078
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
T1 - Advantages of recycling gypsum plasterboards
N2 - During the last decades the material composition of buildings has become increasingly diverse. However, largely sorted material flows are needed for generating high quality secondary building materials. The use of secondary building materials can meet the requirements of sustainability in several ways: the extended time availability of primary raw materials and, thereby, the preservation of natural resources as well as the conservation of landfill sites.
Recycling of gypsum (calcium sulfate) can be a good example for the environmental benefits of closed-loop recycling. The content of sulfates in other secondary building materials, in particular in recycled concrete aggregates, should be minimized for quality reasons. In contrast, separated gypsum can also be used in gypsum production if the high quality requirements for the recycled gypsum are met. Since almost all processing steps in the recycling process are associated with environmental impacts, an environmental evaluation of the use of recycled gypsum as a substitute in gypsum production has to be carefully conducted.
This paper focusses on the techniques for generating recycled gypsum from gypsum plasterboards, the related quality requirements and a comprehensive environmental evaluation of the complete process.
T2 - IV International Conference Progress of Recycling in the Built Environment
CY - Lisbon, Portugal
DA - 11.10.2018
KW - Environmental evaluation
KW - CDW processing
KW - Gypsum
PY - 2018
AN - OPUS4-48079
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Simon, Sebastian
A1 - von Werder, Julia
A1 - Meng, Birgit
A1 - Stephan, D.
A1 - Kargl, F.
A1 - Adam, Christian
T1 - Formation and chemical stabilisation of tricalcium-silicate during solidification from the melt of post-treated metallurgical slags
N2 - Tricalcium-silicate (C3S) or Alite is the most important mineral in Portland cement. Since pure tricalcium-silicate is only stable above temperatures of 1250 °C, its decomposition has to be prevented technically by fast cooling after the sintering process. At room temperature, the decomposition velocity is very slow so that metastable tricalcium-silicate is obtained.
Although the mechanisms of clinker phase formation during burning process of Portland cement in a rotary kiln were solved and improved over the years, in view of possible economic and ecological benefits current projects aim to produce clinker phases from metallurgical slags. Recent studies discovered that the mineral phase which remained after a reducing treatment and separation of formed metallic iron from molten Linz-Donawitz (LD-) slags contained about 60 wt.% Alite despite it was cooled slowly. Because the results could be verified using slags from different origins and varying cooling velocities a chemical stabilisation of the Alite can be assumed. First tests in mortars indicate that workability, hardening and solid state properties are comparable with an ordinary Portland cement. An application of the observed phenomenon in cement production requires enhanced knowledge about formation and stabilisation conditions of Alite during crystallisation from melts in contrast to the sintering reactions in conventional Portland cement production. Therefore, this study focuses on the stabilisation mechanisms of Alite in consolidating melts. Samples from different melting experiments are analysed to determine stabilising factors.
T2 - 15th International Congress on the Chemistry of Cement
CY - Prag, Czech Republic
DA - 16.09.2019
KW - Tricalcium-silicate
KW - Portland Cement
KW - Alite
KW - Steelmaking slag
PY - 2019
SP - Paper 492, 1
EP - 10
AN - OPUS4-49050
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Taube, Mareike Carolin
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Adam, Christian
A1 - Feldmann, Ines
A1 - Ostermann, Markus
A1 - Reuter, M.
A1 - Stelter, M.
T1 - Tantalrecycling aus pyrometallurgischen Rückständen
N2 - Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung eines bestehenden pyrometallurgischen Prozesses zur Rückgewinnung von Tantal und Niob aus metallurgischen Reststoffen mit vorwiegend niedriger Wertstoffkonzentration.
Zur näheren Erforschung der im vorliegenden Stoffsystem ablaufenden Reduktionsprozesse wurden in einem Elektrolichtbogenofen Schmelzversuche im Pilotmaßstab durchgeführt. Als Reduktionsmittel diente Koks, welcher mithilfe einer Argon-gespülten Eisenlanze in die flüssige mineralische Schmelze eingebracht wurde. Während der Reduktionsbehandlung werden Refraktärmetalle wie Tantal und Niob in ihre Carbide überführt und anschließend in der erschmolzenen eisenbasierten Metallphase am Boden des Reaktors angereichert. Neben Tantal und Niob gelangt auch ein Teil des im Einsatzmaterial enthaltenen Titans als unerwünschtes Begleitelement in die Metallphase.
Sein Großteil verbleibt jedoch als Oxid in der Schlacke und wird dort hauptsächlich im Mineral Perowskit (CaTiO3) gebunden. Die erstarrten Schlackeproben wurden mit verschiedenen Methoden wie Röntgenfluoreszensanalyse, Röntgenbeugung und Rasterelektronenmikroskopie mit gekoppelter energiedispersiver Röntgenanalyse untersucht, um die Bildung tantalhaltiger Mineralphasen zu verschiedenen Stadien des Reduktionsprozesses zu verfolgen.
Die hier gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass weniger die durch das Einblasen von Koks verursachte Reduktionsreaktion, sondern das Absinken der tantalreichen Eisentröpfchen in der flüssigen mineralischen Schmelze, gefolgt von ihrer Anreicherung in die Metallphase, für die Kinetik ausschlaggebend ist.
N2 - An existing pyrometallurgical process for tantalum and niobium recovery, mainly from low grade pyrometallurgical residues, was investigated. Melting experiments were carried out in a pilot-scale electric arc furnace to study the material system during the reduction process caused by blowing coke into the liquid mineral melt. During the pyrometallurgical treatment refractory metals such as tantalum and niobium are converted into their carbides and enriched in the molten iron-based metal phase. Titanium is also enriched in the metal phase as an unwanted accompanying element, but most of it remains in oxidic form in the slag and is mainly bound in the mineral perovskite. Cooled down slag samples were analysed using XRF, XRD, SEM and EDX to investigate the formation of mineral phases rich in tantalum during various stages of the reduction process.
The results show that the settling of the tantalum-rich iron droplets in the molten slag into the metal phase May play a greater role for the kinetics than the actual reduction reaction caused by blowing in coke.
KW - Tantal
KW - Recycling
KW - Reduktionsprozess
KW - Perowskit
KW - Elektrolichtbogenofen
PY - 2020
SN - 1613-2394
VL - 73
IS - 4
SP - 196
EP - 205
PB - GDMB Verlag GmbH
CY - Clausthal-Zellerfeld
AN - OPUS4-51064
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Smol, M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Kugler, Stefan
T1 - Inventory of Polish municipal sewage sludge ash (SSA) – Mass flows, chemical composition, and phosphorus recovery potential
N2 - This paper presents an inventory of sewage sludge ashes (SSA) generated in the mono-incineration plants for municipal sewage sludge in Poland. This research focused on the detailed study of mass flows, chemical composition, and phosphorus recovery potential. There are currently 11 sludge mono-incineration plants operated with a total capacity of 160,300 Mg dry weight (d.w.) of sludge annually. Recently, a significant increase in the amount of SSA generated in these plants has been observed, reaching 26,756 Mg in 2018. Chemical composition of SSA showed significant amounts of the main nutrients: calcium (~14%), phosphorus (~13%), magnesium (~3%), and potassium (~1%). Additional main elements were iron (~14.5%), silicon (~13%), and aluminium (~6%). The main trace elements in the SSA were zinc (~3750 mg/kg) and copper (~899 mg/kg). Pollutants, according to fertilizer regulations of different countries, present in Polish SSA were chromium(~703 mg/kg), nickel (~260 mg/kg), lead (~94 mg/kg), and Cadmium (~9 mg/kg). The radionuclides, uranium, and thorium often present in higher amounts in commercial phosphate rock-based fertilizers, were only detected in SSA t low levels of 4–9 mg/kg and 2–3 mg/kg, respectively. Theoretical phosphorus recovery potential from the SSA (from plants in Cracow, Lodz, Gdansk, Gdynia, Szczecin, and Kielce) was estimated at 1613.8 Mg, of which 33.9% is bioavailable. Currently, in Poland, the recommended approach is the production of fertilizers as a result of the extraction of phosphorus from the SSA with its use in the production of secondary mineral fertilizers.
Further research in this area is required considering Polish conditions and legislation.
KW - Municipal sewage sludge
KW - Sewage sludge ash (SSA)
KW - Phosphorus
KW - Recovery potential
PY - 2020
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.07.042
VL - 116
SP - 31
EP - 39
PB - Elsevier Ltd
AN - OPUS4-51093
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Hamann, Christopher
A1 - Spanka, M.
A1 - Stolle, Dirk
A1 - Auer, G.
A1 - Weingart, Eric
A1 - Al-Sabbagh, Dominik
A1 - Ostermann, Markus
A1 - Adam, Christian
T1 - Recycling of blast-furnace sludge by thermochemical treatment with spent iron(II) chloride solution from steel pickling
N2 - One of the typical wastes produced in blast-furnace (BF) ironmaking is BF sludge, which mostly consists of carbon and iron oxides, but also contains toxic trace metals such as Zn, Pb, Cd, As, and Hg that render the material hazardous. Due to the lack of an established recycling process, BF sludges are landfilled, which is ecologically questionable and costly. Here, we investigate selective removal of Zn, Pb, and Cd from BF sludge by chlorination–evaporation reactions using thermodynamic modelling and laboratory-scale experiments. Specifically, BF sludge was thermochemically treated at 650–1000 °C with a spent iron(II) chloride solution from steel pickling and the effects of process temperature and retention time on removal of Zn, Pb, and Cd were investigated. Zinc and Pb were quantitatively removed from BF sludge thermochemically treated at 900–1000 °C, whereas Fe and C as well as other major elements were mostly retained. The Zn, Pb, and Cd contents in the thermochemically treated BF sludge could be lowered from ∼56 g/kg, ∼4 g/kg, and ∼0.02 g/kg to ≤0.7 g/kg, ≤0.02 g/kg, and ≤0.008 g/kg, respectively, thus rendering the processed mineral residue a non-hazardous raw material that may be re-utilized in the blast furnace or on the sinter band.
KW - Blast-furnace sludge
KW - Selective chlorination
KW - Zinc chloride
PY - 2021
U6 - https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123511
SN - 0304-3894
VL - 402
IS - 123511
SP - 1
EP - 12
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-51141
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphatdüngemittel aus Klärschlammaschen
N2 - Das Element Phosphor ist für alle Lebewesen essenziell und wird beispielsweise von Pflanzen in Form von Phosphaten aufgenommen.
In der landwirtschaftlichen Produktion werden dem Boden die Phosphate durch Wachstum und Ernte der Pflanzen entzogen und müssen ihm in Form von Phosphatdüngemitteln wieder zugeführt werden, um die Nahrungsmittelproduktion zu sichern. Rohphosphat stellt die Grundlage unserer derzeitigen Phosphatdüngemittel dar, ist aber gleichzeitig ein endlicher Rohstoff.
Des Weiteren sind insbesondere sedimentäre Rohphosphate oftmals mit erheblichen Konzentrationen toxischer Schadstoffe wie Cadmium, Uran und Thorium belastet. Eine Kreislaufführung des Phosphats sollte erfolgen, um natürliche Rohstoffvorkommen zu schonen und den Eintrag von Schadstoffen auf unsere Böden zu unterbinden.
KW - Phosphat
KW - Recyclingdüngemittel
PY - 2020
SN - 1610-6563
IS - 3
SP - 14
EP - 15
PB - MuP Verlag GmbH
CY - München
AN - OPUS4-50792
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Kervarec, M.-C.
A1 - Kemnitz, E.
A1 - Scholz, G.
A1 - Rudic, S.
A1 - Jäger, Christian
A1 - Braun, T.
A1 - Michalchuk, Adam
A1 - Emmerling, Franziska
T1 - A HF Loaded Lewis-Acidic Aluminium Chlorofluoride for Hydrofluorination Reactions
N2 - The very strong Lewis acid aluminium chlorofluo-ride (ACF) was loaded with anhydrous HF. The interactionbetween the surface of the catalyst and HF was investigatedusing a variety of characterization methods, which revealed he formation of polyfluorides. Moreover, the reactivity ofthe HF-loaded ACF towards the hydrofluorination of alkyneswas studied.
KW - Aluminium
KW - HF
KW - Hydrofluorination
KW - Metal fluorides
PY - 2020
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-508360
VL - 26
SP - 1
PB - Wiley Online Libary
AN - OPUS4-50836
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Smol, M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Kugler, Stefan
T1 - Thermochemical Treatment of Sewage Sludge Ash (SSA)—Potential and Perspective in Poland
N2 - Phosphorus (P) recovery from sewage sludge ash (SSA) is one of the most promising approaches of phosphate rock substitution in mineral fertilizers and might be a sustainable way to secure supply of this raw material in the future. In the current investigation, the process of thermochemical treatment of SSA was applied to SSA coming from selected mono-incineration plants of municipal sewage sludge in Poland (Cracow, Gdansk, Gdynia, Lodz, Kielce and Szczecin).
The Polish SSA was thermochemically converted in the presence of sodium (Na) additives and a reducing agent (dried sewage sludge) to obtain secondary raw materials for the production of marketable P fertilizers. The process had a positive impact on the bioavailability of phosphorus and reduced the content of heavy metals in the obtained products. The P solubility in neutral Ammonium citrate, an indicator of its bioavailability, was significantly raised from 19.7–45.7% in the raw ashes and 76.5–100% in the thermochemically treated SSA. The content of nutrients in the recyclates was in the range of 15.7–19.2% P2O5, 10.8–14.2% CaO, 3.5–5.4% Na2O, 2.6–3.6% MgO and 0.9–1.3% K2O. The produced fertilizer raw materials meet the Polish norms for trace elements covered by the legislation: the content of lead was in the range 10.2–73.1 mg/kg, arsenic 4.8–22.7 mg/kg, Cadmium 0.9–2.8 mg/kg and mercury <0.05 mg/kg. Thus, these products could be potentially directly used for fertilizer production. This work also includes an analysis of the possibilities of using ashes for fertilizer purposes in Poland, based on the assumptions indicated in the adopted strategic and planning documents regarding waste management and fertilizer production.
KW - Sewage Sludge Ashes
KW - Critical raw materials
KW - Phosphorus
KW - Fertilizer
KW - Sewage Sludge
PY - 2020
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-514468
VL - 13
IS - 20
SP - 5461
AN - OPUS4-51446
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herbeck, Maximilian
T1 - Metal recovery by reductive melting of red mud
N2 - Investigation about metal recovery from red mud by reductive smelting.
T2 - Exchange of good practices on metal by-products recovery
CY - Brussels, Belgium
DA - 12.11.2015
KW - Red mud
KW - Metal recovery
KW - Reductive smelting
PY - 2015
AN - OPUS4-35691
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus recovery from waste streams
N2 - Presentation of all relevant recovery technologies from wastes
T2 - Vorlesung im Rahmen der integrierten Veranstaltung "Advanced Recycling Technologies" der TU Berlin
CY - Berlin, Germany
DA - 19.01.2016
KW - Phosphorus recovery
PY - 2016
AN - OPUS4-35694
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Hobohm, Julia
A1 - Kuchta, Kerstin
T1 - Seltene Erden aus Fluoreszenzlampen – Optimierung der Elementanalytik
N2 - - Spurenelementanalytik aus Fluoreszenzlampen optimiert
- Königswasseraufschluss Methode der Wahl für REE
- Perchlorsäure-/Flusssäureaufschluss in Kombination mit Königswasseraufschluss für die meisten Elemente geeignet
- Teilweise starke Abhängigkeit der Aufschlusseffizienz vom Element bzw. der vorliegenden Elementspezies
- Nicht aufgelöste Glasmatrix stört die Analytik nicht
T2 - UpGrade Abschlussveranstaltung
CY - Berlin, Germany
DA - 22.02.2016
KW - Seltenerdmetalle
KW - Fluoreszenzlampen
KW - Recycling
PY - 2016
AN - OPUS4-35690
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Armatys, Kamila
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Adam, Christian
A1 - Pflumm, R.
A1 - Galetz, M. C.
T1 - Corrosion and abrasion resistant protective coatings for biomass combustion
N2 - The environmental concerns about availability of fossil fuels and greenhouse gas effect increase and alternative renewable fuels for power plants are gaining significantly of importance. One of the alternative renewable fuels is biomass but it is a difficult fuel because of its diversity and complexity. It can contain high percentages of K and Cl responsible for corrosion together with sand that have additionally an abrasive effect during combustion. Because of permanently extending the surface reaction due to abrasion the corrosion of the materials increases. In particular in power plants, the superheater tubes are exposed to a corrosive abrasive attack that is one of the main sources of concern. The development of new alloys for multilayer surface, which combines corrosive and abrasive resistance is therefore of high importance. Those new technical approaches must be at the same time cost-effective to be an alternative to conventional materials. This paper presents the principle of experimental methods developed for the investigations of high temperature corrosion combined with abrasion in thermochemical processes with high hydrochloric acid concentrations like during biomass combustion. The aim of the presented investigation methods it to test and develop suitable alloys for coatings for the super heater tubes of biomass power plants. First results of abrasion investigations show improved abrasion resistance compared to the multi-component reference material Alloy 625.
T2 - Young Researchers Conference: Energy Efficiency & Biomass
CY - Wels, Austria
DA - 24.02.2016
KW - Corrosion
KW - Coatings
PY - 2016
SP - 1
EP - 9
CY - Proceedings in Young Researchers Conference: Energy Efficiency & Biomass 2016
AN - OPUS4-35714
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Potenzialermittlung der in Deutschland anfallenden Klärschlammaschen - Mögliche Phosphor- und Metallrückgewinnung
N2 - In Europa fallen jedes Jahr mehr als 10 Millionen Tonnen Klärschlamm an (Trockenmasse), etwa 2 Millionen davon in Deutschland, Bild 1 zeigt die Entwicklung der Klärschlammentsorgung in Deutschland. Nach dem Deponierungsverbot hat die Verbrennung des Klärschlamms stetig zugenommen. Die Verwendung im Landschaftsbau bzw. als Düngemittel ist nach einem Maximum um die Jahrtausendwende herum zugunsten der Verbrennung zurückgegangen, so dass heute jeweils etwa die Hälfte des Klärschlamms verbrannt und in der Landwirtschaft genutzt wird. Der Anteil an verbranntem Klärschlamm wird in Zukunft vermutlich weiter steigen. Ein wesentlicher Grund dafür ist die zunehmende Besorgnis über Schadstoffe im Klärschlamm, die Mensch und Umwelt schädigen könnten. Neben verschiedenen organischen und anorganischen Schadstoffen handelt es sich insbesondere um Emerging Pollutants of Concern (EMPOC) wie Antibiotika und Kosmetika.
T2 - 8. Klärschlammtage
CY - Fulda, Germany
DA - 04.06.2015
PY - 2013
SP - 1
EP - 5
AN - OPUS4-33344
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Stemann, Jan
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Hermann, L.
T1 - Thermochemische Verfahren zur Düngemittelherstellung im EU-Projekt P-REX
N2 - Im Rahmen des EU-Projekts P-REX werden unter anderem die zwei thermischen Verfahren ASH DEC und Mephrec zur technischen Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm und Klärschlammaschen für die P-Düngemittelproduktion betrachtet. Die Produkte haben geringe Konzentrationen an Schwermetallen und eine bessere P-Löslichkeit als die nicht behandelten Klärschlammaschen. Die Klärschlammasche wird im ASH DEC-Verfahren mit Natriumverbindungen unter reduzierenden Bedingungen im Drehrohrofen behandelt. Das Verfahren wurde erfolgreich bei einem Demonstrationsversuch getestet. Das Mephrec-Verfahren ist ein metallurgisches Schmelzverfahren und wird unter reduzierenden Bedingungen im Schachtofen durchgeführt. Es ist eine Pilotanlage in Nürnberg geplant.
T2 - Workshop 'Phosphor für die Landwirtschaft - Strategien für eine endliche Ressource'
CY - Potsdam, Germany
DA - 11.06.2014
KW - Phosphor
KW - Rückgewinnung
KW - Klärschlamm
KW - Klärschlammasche
KW - ASH DEC
KW - Mephrec
PY - 2014
SN - 0947-7314
IS - 86
SP - 65
EP - 72
CY - Potsdam
AN - OPUS4-32639
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus Recovery from Waste Streams
T2 - Vorlesung im Rahmen der integrierten Veranstaltung "Advanced Recycling Technologies"
CY - Technische Universität Berlin, Deutschland
DA - 2015-02-04
PY - 2015
AN - OPUS4-32602
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Phosphorus flows in German sewage sludge ashes and potential recovery technologies
T2 - Mining the Technosphere
CY - Wien, Austria
DA - 2015-10-01
PY - 2015
AN - OPUS4-34473
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Hobohm, J.
A1 - Kuchta, K.
A1 - Krüger, Oliver
A1 - van Wasen, Sebastian
A1 - Adam, Christian
T1 - Optimized elemental analysis of fluorescence lamp shredder waste
N2 - Fluorescence lamps contain considerable amounts of rare earth elements (REE). Several recycling procedures for REE recovery from spent lamps have been established. However, despite their economic importance, the respective recycling is scarce so far, with an REE recovery rate of less than 1%. A reliable analysis of REE and other relevant metals like Yttrium is crucial for a thorough and complete recovery process. This applies both to the solid matter and aqueous phase, since most of the recycling processes include wet-chemical steps. We tested seven different reagent mixtures for microwave-assisted digestion of fluorescent lamp shredder, including hydrofluoric acid, perchloric acid, and hydrogen peroxide. We determined the concentrations of 25 of the most relevant rare earth and other trace elements (Al, P, Ti, V, Cr, Fe, Ni, Cu, Ga, Ge, As, Y, Ag, Cd, Sn, Sb, La, Ce, Eu, Gd, Tb, W, Au, Hg, and Pb) in the respective dilutions. Two independent digestions, one a mixture of perchlorid/nitric/hydrofluoric acid and the other aqua regia, showed the highest concentrations of 23 of these elements, excluding only Sn and Tb. The REE concentrations in the tested lamp shredder sample (stated in g/kg) were 10.2 (Y), 12.1 (La), 7.77 (Ce), 6.91 (Eu), 1.90 (Gd), and 4.11 (Tb).
KW - Yttrium
KW - Rare earth elements
KW - Elemental analysis
KW - Microwave-assisted digestion
PY - 2016
U6 - https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.09.068
SN - 0039-9140
VL - 147
SP - 615
EP - 620
PB - Elsevier
CY - Amsterdam
AN - OPUS4-34992
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herbeck, Maximilian
T1 - Metal recovery by reductive melting of red mud
T2 - Exchange of good practices on metal by-products recovery
CY - Brüssel, Belgium
DA - 2015-11-12
PY - 2015
AN - OPUS4-34931
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, Oliver
T1 - Complete survey of German sewage sludge ashes - phosphorous and technology metal recovery potential
N2 - Sewage sludge ashes (SSA) are a possible source for recovery of phosphorous (P) and technology metals. Phosphorous is essential for all animate beings. So far, its sole external source is rock phosphate, which is a finite resource. The EU import dependency on P from regions with high domestic demands or political instabilities is almost complete. Furthermore, rock phosphate often contains high amounts of heavy metals like Cd and U that might lead to health and environmetal hazards. P recovered from SSA might diminish these problems. We analyzed SSA from German mono incineration facilities in terms of their elemental composition and respective recovery potential. More than 97% of the emerging SSA is monitored, enabling the determination of complete mass flows of the ashes and their components. Results indicate a P recovery potential of 19,000 t/a (more than 12% of the annual P demands for fertilizer production). The concentrations of Cd and U in SSA are significantly lower than in rock phosphate and thus might help to reduce possible envrionmental and health hazards.
T2 - SUM2014 - 2nd Symposium on urban mining
CY - Bergamo, Italy
DA - 19.05.2014
KW - Sewage sludge
KW - Ashes
KW - Phosphorous
KW - Metal
KW - Recovery
PY - 2014
SN - 978-8-86265-031-1
SP - Session B 4, 1
EP - 7
AN - OPUS4-30824
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Weimann, Karin
A1 - Adam, Christian
A1 - Schulz, T.
A1 - Linsz, E.
T1 - Environmental evaluation of different ways to produce recycled concrete aggregates
N2 - Due to the great quantities of construction and demolition waste in Europe, the reuse of building material waste as secondary raw materials is of particular importance. A recycling of building materials can meet the requirements of sustainability in several aspects: the extended time availability of primary raw materials and the related protection of natural resources as well as the saving of landfill sites. In recent years sulphates originating from gypsum in secondary building materials, made of construction and demolition waste, received growing attention. Sulphates are unwanted in secondary building materials for concrete production as well as for other use e.g. in unbounded layers. The content of gypsum resp. sulphates in secondary aggregates can be reduced by different methods. Depending on the type of material different steps for selective dismantling can be used to separate gypsum containing residues from concrete rubble. Furthermore some steps for the processing of building rubble are suitable for the reduction of sulphates in the produced aggregates. An environmental evaluation of different ways for the production of recycled concrete aggregates was performed with regard to a reduction of sulphates in the secondary building material. The use of techniques for selective dismantling was environmentally advantegous for the deconstruction of three investigated model houses.
T2 - SUM2014 - 2nd Symposium on urban mining
CY - Bergamo, Italy
DA - 19.05.2014
KW - Recycling
KW - Concrete aggregates
KW - Building waste
KW - Construction
PY - 2014
SN - 9788862650311
SP - Session C 6, 1
EP - 8
AN - OPUS4-30825
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Stemann, Jan
A1 - Kabbe, C.
A1 - Adam, Christian
ED - Thomé-Kozmiensky, K.J.
ED - Beckmann, M.
T1 - Phosphorrückgewinnung im Rahmen der Klärschlammbehandlung - das EU-Projekt P-REX -
KW - Klärschlammasche
KW - Ressourcen
KW - Wertstoffpotential
KW - Phosphorrückgewinnung
PY - 2014
SN - 978-3-944310-06-0
VL - 11
SP - 749
EP - 763
PB - TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-31143
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Stemann, Jan
A1 - Kabbe, C.
A1 - Adam, Christian
T1 - Aus Wasser und Asche - Die Forschungsinitiative P-REX will die Entwicklung von effizienten technischen Lösungen des Phosphor-Recyclings aus Abwasser in Europa beschleunigen
KW - Abwasser
KW - Düngemittel
KW - Klärschlamm
KW - Nasschemische Aufschluss-/Leachingverfahren
KW - Thermochemische Verfahren
KW - Phosphataufbereitungsanlage
KW - Phosphor-Recycling
KW - Phosphorrückgewinnung
PY - 2014
SN - 1868-9531
VL - 27
IS - 2
SP - 25
EP - 31
PB - Rhombos-Verl.
CY - Berlin
AN - OPUS4-31134
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Smol, M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, O.
T1 - Use of nutrients from wastewater for the fertilizer industry - approaches towards the implementation of the circular economy (CE)
N2 - More sustainable waste management practices are an important element in the Transformation towards a circular economy (CE). Activities in this area should be dedicated to all groups of waste, including those generated in the water and sewage sector. This paper presents the characteristics of sewage sludge ash (SSA) coming from Polish municipal waste incineration plants. Due to the high content of nutrients such as phosphorus (8.01% P2O5), calcium (5.11% CaO) and magnesium (2.75% MgO), the analyzed SSA may constitute a valuable source of raw materials for the fertilizer industry.
Despite the good fertilizing properties of the SSA, in some cases the presence of heavy metals such as cadmium (0.74–1.4 mg/kg dry matter), lead (49.8–99 mg/kg dry matter), mercury (3.93 mg/kg dry matter) and arsenic (4.23–4.43 mg/kg dry matter) and poor bioavailability of P from SSA disqualifies this waste from direct use as a fertilizer. Therefore, it is necessary to look for methods that will allow the municipal SSA to be processed, for example, technologies for the extraction of phosphorus and the production of phosphate fertilizer. This way of SSA management is in the line with the CE assumptions, in which waste becomes a valuable source of secondary raw materials. Fertilizer produced from waste meeting quality, safety and labelling requirements and limits of organic, microbiological and physical contaminants will be able to be traded freely within the European Union (EU) and receive the CE marking. The idea of use of SSA for fertilizer purposes is consistent not only with the objectives of the CE but also with the Polish National Waste Management Plan 2022 and the Municipal Sewage Sludge Strategy 2019–2022, which emphasizes the necessity to maximize the use of biogenic substances contained in wastewater. Therefore, sustainable management of SSA, in particular its storage in a way enabling the recovery of phosphorus, should be promoted.
KW - Wastewater
KW - Circular economy
KW - Fertilizer
KW - Sewage sludge
KW - Phosphorus
PY - 2020
U6 - https://doi.org/10.5004/dwt.2020.25113
VL - 1
SP - 1
EP - 9
PB - Desalination Publications
CY - Hopkinton, MA 01748, USA
AN - OPUS4-50646
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Taube, Mareike Carolin
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Beckmann, T.
A1 - Reuter, M.
A1 - Stelter, M.
ED - Reiser, B.
T1 - Recycling von metallurgischen Rückständen - Schmelzversuche zeigen, wie die Tantalrückgewinnung aus Zinnschlacken und weiteren Reststoffen optimiert werden kann
N2 - Since the recycling of tantalum bearing post-consumer waste is practically not existent, metallurgical residues are the most important feed for the tantalum recycling. Most tin ores naturally contain significant quantities of refractory metals. During the smelting process in primary tin production these elements are enriched in the slag phase. This slag is a highly valuable raw material for tantalum production due to its considerable concentration of tantalum and its functioning as an additional slag former in further pyrometallurgical treatment. In this paper the first process stage of an existing pyrometallurgical process for tantalum recovery, mainly from low grade pyrometallurgical residues, is discussed. Smelting trials were carried out in a pilot-scale electric arc furnace to analyse the effect of feeding on the activity of carbon as a reducing agent. Therefore, blowing petroleum coke through an iron lance and the manual adding of coke into the melting bath were tested. During the pyrometallurgical treatment elements with a high affinity to carbon were reduced to their carbide form and enriched in the molten iron-based metal phase. The objective of the process was to reduce the oxidic tantalum completely and to enrich it into the metal phase. Furthermore, the transfer of unwanted elements such as titanium into the metal phase was aimed to be avoided. Spoon test specimens were taken from the liquid mineral melt to follow the evolution of the reduction process. The cooled down solidified melting bath was investigated by using the XRD and EDX method to characterise the slag system and to identify relevant mineral phases.
N2 - Da das Recycling von tantalhaltigen Post-Consumer-Abfällen praktisch nicht existiert, stellen metallurgische Reststoffe eine äußerst wichtige Rohstoffquelle für das Tantalrecycling dar. Die meisten Zinnerze enthalten von Natur aus erhebliche Mengen an Refraktärmetallen. Diese Elemente werden in den Schlacken der pyrometallurgischen Primärzinngewinnung angereichert. Aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Wertstoffkonzentration und ihrer Funktion als zusätzlicher Schlackenbildner stellen diese Schlacken einen wertvollen Rohstoff für die Verhüttung tantalhaltiger Reststoffe dar. In der vorliegenden Arbeit wird ein existierendes Verfahren zur Tantalrückgewinnung diskutiert, dem hauptsächlich pyrometallurgische Rückstände geringer Wertstoffkonzentration als Einsatzstoff dienen. Mit Hilfe des Verfahrens sollte dasoxidisch vorliegende Tantal vollständig reduziert und in der Metallphase angereichert werden. Weiterhin sollte vermieden werden, dass unerwünschte Elemente wie Titan in die Metallphase überführt werden. Ziel der Untersuchung war es, die ablaufenden Reduktionsprozesse besser zu verstehen, um so Ansätze für die Prozessoptimierung identifizieren zu können.
KW - Lichtbogenofen
KW - Pyrometallurgie
KW - Recycling
KW - Tantal
KW - Zinnschlacke
PY - 2020
SN - 0934-3482
VL - 33
SP - 10
EP - 17
PB - Rhombos-Verlag
CY - Berlin
AN - OPUS4-50656
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Sichler, Theresa
A1 - Adam, Christian
A1 - Montag, D.
A1 - Ehm, J.
A1 - Barjenbruch, M.
A1 - Pinnekamp, J.
ED - Holm, O.
ED - Thomé-Kozmiensky, E.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Auswirkungen der novellierten AbfKlärV auf die Kreislaufführung von Pflanzennährstoffen
N2 - Because of the longstanding oversupply of nutrients in Germany, waste and fertilization legislation has been amended in 2017. As the new laws do still not meet the European nitrate ordinance, fertilization laws must be tightened again. In consequence, there is a rising competition for land between sewage sludge and organic fertilizers.
Furthermore, the new sewage sludge ordinance (AbfKlärV) contains stricter thresholds and a ban on agricultural sewage sludge utilization for WWTPs > 50,000 p.e. from 2029. WWTPs which do not use their sludge for agriculture have to recover phosphorus from then on. However, sludges with less than 2% P content are not affected by that obligation. Every federal state of Germany must report amounts and quality of agricultural utilized sewage sludge yearly. An evaluation of raw data from 10 federal states shows that nearly 40% of both WWTPs and sewage sludge volume fall below the recovery limit of 2%. On the other hand, this means less than 30% of the P potential. In addition, there is no information whether the sludges fall reliably below the limit as required by the ordinance. This project aims to investigate this reliability by regarding the variations in the P content of sewage sludge. For this reason, samples will be taken monthly at 10 representative WWTPs over a year. Whereas phosphorus will still mostly be subject of recovery other nutrients are not affected by this. As a result, large amounts of N, K, Mg and Ca will be increasingly removed from the cycle. In 2017, WWTPs > 50,000 p.e. accounted for 30-60% of the nutrient potentials. These potentials will probably get lost to a large extent due to the fertilization ban. Many small WWTPs are also currently changing their utilization strategy from agriculture to incineration to ensure a safe disposal in future. Therefore, we can expect that even larger amounts of nutrients apart from phosphorus will be discharged from the circular economy. In comparison to the domestic sales volume of mineral fertilizers these other nutrients do only account for a very small fraction. A recovery could nevertheless replace parts of the mineral fertilizers, thus reducing environmental impacts. Energy consumption for technical nitrogen fixation is high and nutrient cycles are strongly anthropogenic influenced with diverse consequences such as eutrophication, acidification and endangered groundwater resources. Sewage sludge contains several micronutrients next to the macronutrients P, N, K, Mg, Ca and S. Because of lacking information on the actual German need for micronutrients contents and freights cannot evaluated. Moreover, former sewage sludge fertilization was probably not needs-based. It is therefore not possible to estimate a true loss in micronutrients due to the amended sewage sludge ordinance.
N2 - Die landwirtschaftliche Klärschlammverwertung ist in der Bundesrepublik Deutschland seit Jahren rückläufig, hatte im Jahr 2017 jedoch noch einen Anteil von rund 18 % [20]. Diese Art der Verwertung wird kontrovers diskutiert, da der Klärschlamm im Rahmen der Abwasserreinigung eine Schadstoffsenke darstellt. In vergangenen Jahrzehnten wurden insbesondere die hohen Gehalte an Schwermetallen im Klärschlamm als kritisch für eine landwirtschaftliche Verwertung eingestuft. Diese Belastung konnte allerdings durch Absenkung der Einträge von Schmermetallen in das Abwasser signifikant gesenkt werden. Neben Schwermetallen kamen jedoch auch organische Schadstoffe wie Pharmazeutika, Kosmetika und Haushaltschemikalien in den Fokus der Diskussion über den Einsatz von Klärschlamm auf Agrarflächen. Heute geraten zunehmend weitere Inhaltsstoffe in den Fokus, deren Auswirkungen noch nicht abschließend geklärt sind, weshalb eine einheitliche Bewertung über Grenzwerte nicht darstellbar ist. Beispiele für diese neuen Stoffgruppen sind Mikroplastik, Nanopartikel, Antibiotikaresistenzen und persistente organische Spurenstoffe. Neben den angesprochenen Risiken gibt es in Deutschland Regionen mit einem stark erhöhten Nährstoffüberschuss. In der Kritik steht vor allem eine nicht ordnungsgemäße Düngung mit Stickstoff, welche mit Nitratauswaschungen in das Grundwasser einhergeht. Um diese Grundwasserbelastung zu verhindern wurde u.a. das Düngerecht erneut verschärft, was die Flächenkonkurrenz zwischen Klärschlamm und Wirtschaftsdünger weiter vergrößern wird. Auf Druck der EU-Kommission stehen zudem weitere Anpassungen im Düngerecht bevor, da die beschlossenen Änderungen aus Kommissionssicht nicht ausreichen, um die Nitratrichtlinie einzuhalten. Vor dem Hintergrund der angeführten Probleme wurde im Koalitionsvertrag der 18. Legislaturperiode (2013) festgeschrieben, „die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken [zu] beenden und Phosphor und andere Nährstoffe zurück[zu]gewinnen“ [5]. Die novellierte AbfKlärV beinhaltet allerdings kein grundsätzliches Aufbringungsverbot und eine Rückgewinnungspflicht besteht lediglich für den Nährstoff Phosphor. Es ist davon auszugehen, dass sich die neuen Regelungen im Düngerecht und der Klärschlammverordnung massiv auf die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm und damit auf die Kreislaufwirtschaft verschiedener Nährstoffe auswirken werden. Zur Ermittlung dieser Auswirkungen wird seit Oktober 2018 im Auftrag des Umweltbundesamtes das REFOPLAN-Projekt „extraWERT“ (FKZ 3718 26 330 0) von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Kooperation mit dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) der RWTH Aachen durchgeführt. In diesem Beitrag werden erste Ergebnisse dieses Projekts vorgestellt.
T2 - Klärschlammkonferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 04.11.2019
KW - Klärschlammdüngung
KW - Landwirtschaft
KW - Makronährstoffe
PY - 2019
SN - 978-3-944310-49-7
VL - 2
SP - 362
EP - 374
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-49603
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - What is in your opinion the fertiliser of the future?
N2 - Conventional fertilisers have their disadvantages as nutrient release is not synchronised with the demand of plants. Several approaches of "next generation fertilisers" are aiming at controlled nutrient release. Recycling fertilisers are often not soluble in water but fully plant available. They are suitable raw materials for the production of new types of controlled release fertilisers.
T2 - CLOOP-Workshop "What is in your opinion the fertiliser of the future?"
CY - Berlin, Germany
DA - 22.10.2019
KW - Controlled release fertilisers
KW - Recycling fertilisers
PY - 2019
AN - OPUS4-49554
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Weimann, Karin
T1 - Verwertung carbonfaserhaltiger Reststoffe in der Pyrometallurgie
N2 - Carbonfasern sind äußerst stabil und werden auch in Anlagen zur Verbrennung von Sondermüll kaum zerstört. Beim Handling carbonfaserhaltiger Abfälle können Gesundheitsrisken auftreten (Abgabe von WHO-Fasern). Es werden Methoden der Verwertung carbonfaserhaltiger Reststoffe in der Pyrometallurgie diskutiert.
T2 - UBA Fachaustausch: Aufbereitung und Verwertung carbonfaserhaltiger Abfälle
CY - Dessau, Germany
DA - 19.09.2019
KW - Carbonfasern
KW - Pyrometallurgie
PY - 2019
AN - OPUS4-49555
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Smol, M.
A1 - Adam, Christian
A1 - Preisner, M.
T1 - Circular economy model framework in the European water and wastewater sector
N2 - One of the key elements in the transformation towards a circular economy (CE) is providing more sustainable practices for resources and waste management. Improvement actions focused on transformation towards a CE should be targeted at all groups of materials and waste. As water is essential for human survival and well-being and plays a significant role in sustainable development (SD), the actions related to the reuse of water and the recovery of raw materials from wastewater and other water-based waste should be taken. The paper presents a proposition for a new CE model framework in the water and wastewater sector, which includes the six following actions: reduction—prevent wastewater generation in the first place by the reduction of water usage and pollution reduction at source; reclamation (removal)—an application of effective Technologies for the removal of pollutants from water and wastewater; reuse—reuse of wastewater as an alternative source of water supply (non-potable usage), recycling—recovery of water from wastewater for potable usage; recovery—recovery of resources such as nutrients and energy from water-based waste, and rethink—rethinking how to use resources to create a sustainable economy, which is `free` of waste and emissions. The novelty of the proposed CE model framework is that it presents possible ways of implementing CE principles in the water and wastewater sector, with a strong emphasis not only technological but also organisational and societal changes. Application of the proposed model may help to further transform the European economy to the CE model. Moreover, the indicated model can be significant tool supporting an assessment of local or regional progress towards CE in the water and wastewater sector and further environmental management and planning.
KW - Circular economy
KW - Phosphorus recovery
KW - Waste water
PY - 2020
U6 - https://doi.org/10.1007/s10163-019-00960-z
SP - 1
EP - 16
PB - Springer
AN - OPUS4-50441
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Grevel, K.-D.
A1 - Emmerling, Franziska
A1 - Dachs, E.
A1 - Benisek, A.
A1 - Adam, Christian
A1 - Majzlan, J.
T1 - Thermodynamic properties of calcium alkali phosphates Ca(Na,K)PO4
N2 - Calcium alkali phosphates Ca(Na,K)PO4 are main constituents of bioceramics and thermochemically produced phosphorus fertilizers because of their bioavailability. Sparse thermodynamic data are available for the endmembers CaNaPO4 and CaKPO4. In this work, the missing data were determined for the low-temperature phase modifications of the endmembers CaNaPO4 and CaKPO4 and three intermediate Ca(Na,K)PO4 compositions. Standard enthalpy of formation ranges from - 2018.3 ± 2.2 kJ mol-1 to - 2030.5 ± 2.1 kJ mol-1 and standard entropy from 137.2 ± 1.0 J mol-1 K-1 to 148.6 ± 1.0 J mol-1 K-1 from sodium endmember b-CaNaPO4 to potassium endmember b0-CaKPO4.
Thermodynamic functions are calculated up to 1400 K for endmembers and the sodium-rich intermediate phase b-Ca(Na0.93K0.07)PO4. Functions above 640 K are extrapolated because of the phase transition from low- to high-temperature phase. Impurities in the synthesized intermediate phases c-Ca(Na0.4K0.6)PO4 and c-Ca Na0.35K0.65)PO4 and one additional phase transition around 500 K impeded the determination of high-temperature thermodynamic functions. In general, data for phase transition temperatures agree with the previously reported phase diagrams.
KW - Formation enthalpy
KW - Heat capacity
KW - Phase transformation
KW - Bioceramics
KW - Phosphorus fertilizer
KW - Entropy
PY - 2020
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-507640
VL - 55
SP - 8477
EP - 8490
PB - Springer
AN - OPUS4-50764
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Hamann, Christopher
A1 - Adam, Christian
A1 - Stolle, Dirk
A1 - Spanka, M.
A1 - Auer, G.
T1 - Thermochemical treatment of waste products from iron and steel production
N2 - Blast furnace (BF) sludge and electric arc furnace (EAF) dust are typical wastes that incur from iron and steel production. In addition to iron, calcium, carbon, and silicon they usually contain high concentrations of heavy metals such as zinc, lead, and cadmium that are potentially hazardous to the environment, rendering disposal in landfills ecologically problematic and costly. Consequently, pyrometallurgical, hydrometallurgical, and hybrid methods for selective elimination of non-ferrous heavy metals from BF sludge and EAF dust have been conceived, of which only the carbothermic reduction route taken in the so-called Waelz rotary kiln process has been proven to be economically successful. However, this process has several drawbacks regarding efficiency of heavy-metal removal and recovery of iron, and it does not allow processing of BF sludge. In this study, we investigated the efficiency and feasibility of selective chlorination and evaporation of non-ferrous heavy metals, particularly zinc and lead, in both BF sludge and EAF dust as an alternative, thermochemical processing route. To this end, hydrochloric acid and iron(II) chloride solution have been used as chlorinating agents, and the process of heavy-metal chlorination and evaporation has been investigated under inert operating conditions, at variable chlorine concentrations, and at temperatures between 500 and 1200 °C.
High zinc and lead removal efficiencies of > 99.5 % were achieved with both chlorinating agents, but iron(II) chloride turned out to be overall more efficient for removal of zinc and lead from BF sludge and EAF dust. Interestingly, and in contrast to previous studies, the iron was completely retained in the processed solid residue, therefore rendering the processed residues virtually zinc- and lead-free raw materials that may either be used internally (e.g., feeding processed BF sludge and EAF dust back into the respective furnaces) or externally (e.g., for cement production).
T2 - European Metallurgical Conference 2019
CY - Düsseldorf, Germany
DA - 23.06.2019
KW - Blast furnace sludge
KW - Electric arc furnace dust
KW - Recycling
KW - Selective chlorination
KW - Zinc
PY - 2019
SN - 978-3-940276-89-6
VL - 3
SP - 1267
EP - 1282
PB - GDMB
CY - Clausthal-Zellerfeld
AN - OPUS4-48362
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Taube, Mareike Carolin
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Beckmann, T.
A1 - Reuter, M.
A1 - Stelter, M.
T1 - Influence of carbon feeding on a pyrometallurgical tantalum and niobium recycling process and the formation of carbides
N2 - An existing pyrometallurgical process for tantalum and niobium recovery, mainly from low grade pyrometallurgical residues, was investigated. Series of melting experiments were carried out in a pilot-scale electric arc furnace to study how the amount, the grain size and the way of feeding affect the activity of carbon as a reducing agent. During the pyrometallurgical treatment refractory metals such as tantalum and niobium are reduced to their carbide form and enriched in the molten iron-based metal phase. The cooled down slag and metal phase were analysed to investigate thermodynamic and kinetic conditions of the carbide formation. FACT Sage simulations were also used to investigate the material system in state of thermodynamic equilibrium. Results show that mass transfer and kinetics may play an important role if compared to equilibrium analyses using FACT Sage.
T2 - Euopean Metallurgical Conference (EMC) 2019
CY - Düsseldorf, Germany
DA - 23.06.2019
KW - Pyrometallurgy
KW - Tantalum
KW - Carbide formation
KW - Reduction process
KW - Carbon feeding
PY - 2019
SN - 978-3-940276-87-2
VL - 1
SP - 371
EP - 386
PB - GDMB Verlag GmbH
CY - Clausthal-Zellerfeld
AN - OPUS4-48363
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Taube, Mareike Carolin
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Beckmann, T.
A1 - Reuter, M.
A1 - Stelter, M.
ED - Thiel, S.
ED - Thomé-Kozmiensky, E.
ED - Pretz, T.
ED - Senk, D. G.
ED - Wotruba, H.
T1 - Tantal-Rückgewinnung aus Zinnschlacken und weiteren Reststoffen
N2 - Since the recycling of tantalum bearing post-consumer waste is practically not existent, metallurgical residues are the most important feed for the tantalum recycling. Most tin ores naturally contain significant quantities of refractory metals. During the smelting process in primary tin production these elements are enriched in the slag phase. This slag is a highly valuable raw material for tantalum production due to its considerable concentration of tantalum and its functioning as an additional slag former in further pyrometallurgical treatment.
In this paper the first process stage of an existing pyrometallurgical process for tantalum recovery, mainly from low grade pyrometallurgical residues, is discussed. Smelting trials were carried out in a pilot-scale electric arc furnace to analyse the effect of feeding on the activity of carbon as a reducing agent. Therefore, blowing petroleum coke through an iron lance and the manual adding of coke into the melting bath were tested. During the pyrometallurgical treatment elements with a high affinity to carbon were reduced to their carbide form and enriched in the molten iron-based metal phase. The objective of the process was to reduce the oxidic tantalum completely and to enrich it into the metal phase. Furthermore, the transfer of unwanted elements such as titanium into the metal phase was aimed to be avoided.
Spoon test specimens were taken from the liquid mineral melt to follow the evolution of the reduction process. The cooled down solidified melting bath was investigated by using the XRD and EDX method to characterise the slag system and to identify relevant mineral phases.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 13.05.2019
KW - Zinnschlacke
KW - Tantal
KW - Recycling
KW - Pyrometallurgie
KW - Lichtbogenofen
PY - 2019
SN - 978-3-944310-47-3
VL - 6
SP - 378
EP - 393
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-48357
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Phosphorus recovery in Germany – recent developments
N2 - The recent developments of phosphorus recovery in Germany were presented. The funding program RePhoR was introduced with focus on the demonstration project R-Rhenania that is coordinated by BAM.
T2 - Green Deal 2020 conference
CY - Online-Meeting
DA - 14.12.2020
KW - Phopshorus recovery
KW - Waste water treatment
KW - Recycling fertiliser
PY - 2020
AN - OPUS4-51837
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
T1 - Modifiziertes Rhenania Phosphat auf Klärschlammasche für Bayern
N2 - Es wurde das Projekt R-Rhenania MODIFIZIERTES RHENANIA PHOSPHAT AUS KLÄRSCHLAMMASCHE FÜR BAYERN mit seinen Inhalten und der Projektstruktur vorgestellt.
T2 - 6. P-Rück-Kongress: Phosphor - ein kritischer Rohstoff mit Zukunft
CY - Online meeting
DA - 25.11.2020
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Klärschlammasche
PY - 2020
AN - OPUS4-51667
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Weingart, Eric
A1 - Hamann, C.
T1 - Technische Möglichkeiten der Abfallvermeidung in der Stahlproduktion
N2 - Bei der Stahlproduktion fallen verfahrensbedingt große Mengen an Nebenprodukten und Abfällen wie Stahlwerksschlacken, Filterstäube und Gichtgasschlämme an. Hohe Anteile dieser Stoffströme werden aufgrund ihrer Zusammensetzung immer noch deponiert, obwohl sie ein hohes Wertstoffpotential aufweisen. An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) werden Verfahren untersucht
und entwickelt, welche eine Verwertung und Kreislaufführung dieser Materialströme ermöglichen. Aus sogenannten Linz-Donawitz-(LD)-Schlacken können durch carbothermische Nachbehandlung Roheisen und ein dem Portlandzementklinker (PZK) ähnliches Bindemittel erzeugt werden. Aus Elektroofenstäuben und Gichtgasschlämmen kann Zink gewonnen und die Anteile an Eisen und Kohlenstoff in den Stahlproduktionsprozess zurückgeführt werden. Durch diese technischen Maßnahmen kann es gelingen die Deponierung von Abfällen der Stahlproduktion zukünftig deutlich zu reduzieren.
T2 - Recy&Depotech 2020
CY - Online meeting
DA - 18.11.2020
KW - Stahlwerksschlacke
KW - Filterstaub
KW - Gichtgasschlamm
PY - 2020
SP - 1
EP - 9
PB - Montanuniversität Leoben
CY - 8700 Leoben, Österreich
AN - OPUS4-51605
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Weingart, Eric
A1 - Hamann, C.
T1 - Technische Möglichkeiten der Abfallvermeidung in der Stahlproduktion
N2 - Bei der Stahlproduktion fallen verfahrensbedingt große Mengen an Nebenprodukten und Abfällen wie Stahlwerksschlacken, Filterstäube und Gichtgasschlämme an. Hohe Anteile dieser Stoffströme werden aufgrund ihrer Zusammensetzung immer noch deponiert, obwohl sie ein hohes Wertstoffpotential aufweisen. An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) werden Verfahren untersucht und entwickelt, welche eine Verwertung und Kreislaufführung dieser Materialströme ermöglichen. Aus sogenannten Linz-Donawitz-(LD)-Schlacken können durch carbothermische Nachbehandlung Roheisen und ein dem Portlandzementklinker (PZK) ähnliches Bindemittel erzeugt werden. Aus Elektroofenstäuben und Gichtgasschlämmen kann Zink gewonnen und die Anteile an Eisen und Kohlenstoff in den Stahlproduktionsprozess zurückgeführt werden. Durch diese technischen Maßnahmen kann es gelingen die Deponierung von Abfällen der Stahlproduktion zukünftig deutlich zu reduzieren.
T2 - Recy&Depotech 2020
CY - Online meeting
DA - 18.11.2020
KW - Stalwerksschlacke
KW - Gichtgasschlamm
KW - Filterstaub
PY - 2020
AN - OPUS4-51607
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
T1 - R-Rhenania - Modifiziertes Rhenania Phosphat aus Klärschlammasche für Bayern
N2 - In Bayern wird Klärschlamm aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. Monoverbrennungsanlagen - ausschließlich für kommunalen Klärschlamm - gibt es in Altenstadt, München, Gendorf, Straubing, Neu-Ulm und zukünftig auch in Augsburg. Die Anlage in Altenstadt verbrennt jährlich ca. 55.000 t Klärschlamm-Trockensubstanz und produziert dabei rund 15.000 t phosphatreiche Aschen.
Die Asche aus Altenstadt wird zurzeit überwiegend direkt landwirtschaftlich genutzt. Aufgrund der niedrigen Schadstoffgehalte ist diese Nutzung nach den düngemittelrechtlichen Regelungen gesetzlich zulässig. Um der Intention der neuen Düngeverordnung (26. Mai 2017) nach hocheffizienten, d.h. gut pflanzenverfügbaren Düngemitteln zu entsprechen, ist eine Aufbereitung der Klärschlammasche geplant. Im Rahmen des R-Rhenania Projektes errichten der Betreiber der Klärschlammverbrennungsanlage Altenstadt in Bayern Emter GmbH - und der Düngemittelhersteller sePura GmbH gemeinsam eine AshDec®-Demonstrationsanlage, die im Jahr 2023 den Betrieb aufnehmen soll. Das angewandte AshDec®-Verfahren schließt die Phosphate in der Klärschlammasche thermisch im Drehrohrofen auf und macht diese für Pflanzen vollständig verfügbar. Gleichzeitig werden Schadstoffe wie Arsen, Blei und Cadmium entfernt. Den thermischen Aufschluss kennt man bereits vom erfolgreichen, aber nicht mehr produzierten Düngemittel „Rhenania-Phosphat“, das auf der Basis von Rohphosphaten hergestellt wurde.
Die geplante Anlage wird neben den Aschen aus Altenstadt zusätzlich die Aschen aus weiteren bayerischen Verbrennungsanlagen verwerten und für eine Kapazität von 30.000 Jahrestonnen Asche ausgelegt sein. Der Projektpartner sePura plant den produzierten Dünger vollständig in Bayern zu verwerten. Dies verringert die Umweltbelastung durch lange Transportwege und fördert die Regionalität des Vorhabens.
T2 - RePhoR Auftaktveranstaltung
CY - Online meeting
DA - 03.11.2020
KW - Klärschlammasche
PY - 2020
AN - OPUS4-51608
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus recovery from waste water, sewage sludge and sewage sludge ashes
N2 - A lecture was given about the technical possibilities of phosphorus recovery from waste water, sewage sludge and sewage sludge ashes. The specific situation of Europe and Germany was explained in the context of raw materials dependencies and the legal framework.
T2 - Lecture at University of Sao Paulo, Brasil
CY - Berlin, Germany and Sao Paulo, Brasil
DA - 11.11.2019
KW - Phosphorus recovery
KW - Recycling fertilisers
KW - Sewage sludge ordinance
PY - 2019
N1 - Vorlesung über Adobe Connect an der University of Sao Paulo, Brasilien
AN - OPUS4-49590
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Stemann, J.
A1 - Simon, Sebastian
A1 - Adam, Christian
T1 - Comparison of thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium sulphate in laboratory-scale and pilot-scale experiments
N2 - There is an ongoing debate on European scale concerning the criticality of phosphorus. In Switzerland and Germany, phosphorus recovery from phosphorus-rich waste streams will become obligatory. Sewage sludge ash is rich in phosphorus and may become an important secondary feedstock. Thermochemical treatment of sewage sludge ash with sodium sulphate under reducing conditions was shown to remove heavy metals from the solid product and produce the fully plant available crystalline phase CaNaPO4. Pilot-scale experiments in a rotary kiln were carried out at temperatures between 750 and 1000 °C and were compared to laboratory-scale experiments with crucibles. Process upscaling was successfully demonstrated but a series of differences were noticed: In comparison to laboratory-scale, solubility of phosphorus in samples from pilot-scale experiments was lower at all chosen treatment temperatures because of shorter retention time and incomplete decomposition of sodium sulphate. X-ray diffraction analysis revealed remaining phase fractions of whitlockite (Ca3-x(Mg,Fe)x(PO4)2) and sodium sulphate from the starting materials in products and thus indicated incomplete reaction. In contrast to the results of laboratory-scale experiments, the crystalline phase CaNaPO4 was clearly absent in the products from the rotary kiln but instead a Mg-bearing phase (Ca,Mg)NaPO4 was formed. Laboratory-scale experiments confirmed (Ca,Mg)NaPO4 is an intermediate phase between whitlockite and CaNaPO4. However, both crystalline phases are characterized by high plant availability. It was shown that heavy metal removal increased at higher temperatures whereas solubility and thus plant availability of phosphorus already reached its maxima at temperatures of 950 °C in pilot-scale and 875 °C in laboratory-scale experiments.
KW - Crystalline phase identification
KW - Heavy metal removal
KW - Phosphorus availability
KW - Process upscaling
KW - Recovery
KW - Rhenanite
PY - 2021
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-524084
VL - 19
IS - 3
SP - 1997
EP - 2006
PB - Springer
AN - OPUS4-52408
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Verfahren zur thermischen Klärschlammbehandlung
N2 - Für Klärschlämme existieren verschiedene Verfahren der thermischen Behandlung. Neben der Monoverbrennung werden Klärschlämme auch in Kraftwerken zusammen mit Braun- oder Steinkohle, in Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken mitverbrannt. Eine Rückgewinnung des Nährstoffs Phosphor wird durch Mitverbrennung des Klärschlamms erschwert bis unmöglich gemacht. Aus diesem Grund sind zukünftig der Mitverbrennung Phosphorrückgewinnungsverfahren vorzuschalten. Neben der Verbrennung existieren alternative thermische Verfahren wie die Niedertemperaturkonvertierung, die Pyrolyse, die Hydrothermale Carbonisierung und die Vergasung. Alle Verfahren werden im Vortrag mit Beispielen vorgestellt.
T2 - 30. Aachener Kolloquium für Abfall- und Ressourcenwirtschaft
CY - Aachen, Germany
DA - 23.11.2017
KW - Klärschlamm
KW - Verbrennung
KW - Vergasung
KW - Pyrolyse
KW - Biokohle
PY - 2017
AN - OPUS4-43303
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Krüger, O.
T1 - Challenges in analysing rare earth elements in different waste matrices to determine recovery potentials
N2 - The rare earth elements (REEs) are a group of 17 elements from the lanthanide series including scandium and yttrium that share similar physical and chemical properties. They are progressively important for transition to a green, low-carbon economy due to their vital role in electric cars, permanent magnets, fluorescent lamps, rechargeable NiMH batteries, catalysts and other applications. In reality, the term “rare” is misleading as these elements are widely present in the earth’s crust. However, even if not rare, REEs have a high supply risk due to the geopolitical situation e.g. resulting from limited Chinese exports. This, along with their importance in various clean and high-tech applications, has led the EU and the U.S. to label certain REEs, especially europium, terbium and yttrium as critical elements. Recycling is often considered as one of the ways to reduce REEs criticality, especially the import dependency.
A recycling strategy for REE requires reliable analytical data of different types of waste streams. The REE bearing waste matrices can be completely different depending on its origin. Digestion methods prior to ICP-OES / -MS analysis must be optimized for the different matrices to guarantee reliable results. We present two examples of different REE bearing waste streams - fluorescence lamp shredder waste and red mud - and show how the analytical procedures were optimized.
T2 - ERES 2017: 2nd European Rare Earth Resources Conference
CY - Santorini, Greece
DA - 28.05.2017
KW - Rare earth elements
KW - Digestion methods
KW - Waste materials
PY - 2017
AN - OPUS4-43305
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus recovery from waste streams
N2 - Phosphorus recovery from waste streams became an important issue in the last years. Several different approaches were developed to recover phosphorus from waste water, sewage sludge, sewage sludge ashes and manure. The different technologies are presented.
T2 - Lehrveranstaltung "advanced recycling technologies", University of Technology Berlin
CY - Berlin, Germany
DA - 24.01.2017
KW - Phosphorus recovery
PY - 2017
AN - OPUS4-43306
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Krüger, Oliver
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus in recycling fertilizers - analytical challenges
N2 - The importance of secondary raw materials for phosphorus (P) fertilizer production is expected to increase in the future due to resource depletion, supply risks, and heavy metal contamination of fossil phosphate resources. Municipal wastewater is a promising source for P recovery. In Germany for instance, it contains almost 50% of the total amount of P that is currently applied as mineral fertilizer. Several procedures have been developed to recover and re-use P resulting in a growing number of recycling fertilizers that are currently not regulated in terms of fertilizer efficiency. We tested various materials and matrices for their total P content, solubility of P in neutral ammonium citrate (Pnac) and water, and performed robustness tests to check if existing analytical methods are suitable for those new materials. Digestion with inverse aqua regia was best suited to determine the total P content. Pnac sample preparation and analyses were feasible for all matrices. However, we found significant time and temperature dependencies, especially for materials containing organic matter. Furthermore, several materials didn’t reach equilibrium during the extractions. Thus, strict compliance of the test conditions is strongly recommended to achieve comparable results.
KW - Recycling fertilizer
PY - 2017
U6 - https://doi.org/10.1016/j.envres.2017.02.034
SN - 0013-9351
SN - 1096-0953
VL - 155
SP - 353
EP - 358
PB - Elsevier
CY - Rotterdam
AN - OPUS4-39430
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphor: Von der Rückgewinnung zum Recycling
N2 - Eine entscheidende Problematik nach Inkrafttreten der neuen
Klärschlammverordnung ist, wie Phosphor nicht nur rückgewonnen,
sondern in den Markt eingeschleust und letztlich auch
in den Kreislauf zurückgeführt werden kann. Die Wege hierzu
sind noch weitgehend ungeklärt. Die DWA-Arbeitsgruppe KEK-
1.1 hat aus diesem Grund einen Workshop durchgeführt, um
rechtliche Anforderungen an Rezyklate, Aspekte der Rezyklatqualität
und -beschaffenheit sowie den aktuellen Markt für Rezyklate
zu diskutieren. Auf Basis dieses Workshops wurde ein
Arbeitsbericht erstellt, der sich schwerpunktmäßig mit dem Einsatz
von Rezyklaten zu Düngezwecken beschäftigt. Hierzu liegen
bereits Erkenntnisse vor, und es sind bereits Praxisbeispiele in
der Umsetzung.
KW - Phosphor
KW - Klärschlamm
PY - 2018
U6 - https://doi.org/10.3242/kae2018.08.005
SN - 1866-0029
VL - 65
IS - 8
SP - 710
EP - 717
PB - Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik (GFA)
CY - Hennef
AN - OPUS4-45661
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Maresca, A.
A1 - Krüger, O.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
A1 - Kalbe, Ute
A1 - Astrup, T. F.
T1 - Influence of wood ash pre-treatment on leaching behaviour, liming and fertilising potential
N2 - In Denmark, increasing amounts of woody biomass are being used for the production of renewable energy, resulting in more wood ashes being generated. While these materials have been mainly landfilled, wood ashes may also be utilised for fertilizing and liming purposes on top of soils. Pre-treatments involving hardening or granulation may be carried out prior to soil application. In this study, two Danish wood ash samples were hardened and/or granulated. Lab-hardening induced rapid changes in the shape of the acid neutralisation capacity curve of the ashes. Up-flow column tests, assuming local equilibrium conditions, were employed to investigate the leaching from pre-treated ashes. Granules and loose ashes demonstrated similar leaching behaviours, indicating that similar geochemical processes were governing their leaching. In comparison with untreated fresh ashes, the hardened ashes demonstrated reduced leaching of Ca, Ba, Pb and Zn with concentration levels generally below or close to the analytical limits of quantification; to the contrary, the leaching of As, P, Sb, Si, V and Mg was enhanced in the hardened ashes. The release of alkalinity was reduced by hardening. In general, all granules were barely breakable by finger-pinching and they could withstand one month of continuous leaching, preserving their overall shape. The solubility of phosphorous in neutral ammonium citrate indicated that about 30–51% of the total P content in the ash samples was released, suggesting that the ashes could be potentially valuable as P-fertiliser if applied onto soil.
KW - Wood ash
KW - Phoshpor availability
KW - Leaching
KW - Forest soils
PY - 2019
U6 - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.11.003
SN - 0956-053X
VL - 83
SP - 113
EP - 122
PB - Elsevier
AN - OPUS4-46583
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CHAP
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Kugler, Stefan Anton
A1 - Schaaf, T.
A1 - Adam, Christian
ED - Holm, O.
ED - Thome-Kozmiensky, E.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Herstellung neuer Düngemittelausgangsstoffe durch thermochemische Behandlung von Klärschlammaschen
N2 - Klärschlammasche kann viel Phosphor enthalten (bis zu 12%). Aus diesem Grund ist diese Asche ein gutes Ausgangsmaterial für Phosphordünger. Aufgrund der geringen Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors in der Asche ist eine Aufbereitung notwendig.
In diesem Buchbeitrag wird das thermochemische Verfahren AshDec vorgestellt, welches von dem Fachbereich 4.4 mit der Firma Outotec entwickelt worden ist. Es werden die Hintergründe diskutiert, die Phasenreaktionen bei diesem Prozess besprochen, Pflanzenversuche ausgewertet, verschiedene Extraktionen diskutiert und ein Konzept für eine mögliche Pilotanlage dargestellt.
KW - Phosphor
KW - Extraktionen
KW - Alkalien
KW - Thermochemisch
PY - 2018
SN - 978-3-94431-043-5
SP - 495
EP - 512
PB - Thome-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-46603
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus recovery from wastewater - Developments and perspective in Germany
N2 - A new sewage sludge ordinance was set in force in Germany in 2017 that makes phosphorus recovery from sewage sludge mandatory. The technological possibilities for P-recovery from waste water, sewage sludge and sewage sludge ash were presented.
T2 - International Workshop Nutrient Stewardship & Next-Generation Fertilisers
CY - Heron Island, Australia
DA - 15.12.2018
KW - Phosphorus recovery
PY - 2018
AN - OPUS4-47110
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Taube, Mareike Carolin
A1 - Adam, Christian
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Schulenburg, F.
A1 - Bartmann, U.
A1 - Beckmann, T.
A1 - Michalik, K.
A1 - Reuter, M.
A1 - Stelter, M.
T1 - Optimisation of a Pyrometallurgical Niobium and Tantalum Recyling Process with on-line-LIBS
N2 - Tantalum and niobium are essential for the development of electronics towards a more and more compact design, but without reducing their performance today. Especially in smart phones and tablets, tantalum and niobium capacitors with high charge densities have already become almost indispensable. However, tantalum as a critical raw material is still a problem for the sustainable production of electronics. Due to this fact, the existence of efficient recycling processes especially in Europe is becoming even more important nowadays.
The Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) is currently working on the optimisation of an existing pyrometallurgical tantalum recycling process. Optimisation of this industrial process is carried out in a small-scale electric arc furnace (480 kVA, capacity approx. 150 kg/h) at BAM using a new and innovative equipment for on-line analysis of high temperature processes.
The aim of this project is to identify the best timing for an optimum slag tapping, when the slag is lower than minimum targeted tantalum concentration. Hence, LIBS (Laser induced breakdown spectroscopy) is used to identify the chemical composition of the slag layer and during slag tapping. The on-line-LIBS prototype of BAM enables an in-situ measurement of the element distribution in the melt after calibration on the slag system.
First results of this joint research project will be presented including LIBS-measurements and thermodynamic and kinetic aspects of the process.
T2 - European Mineral Processing & Recycling Congress (EMPRC 2018)
CY - Essen, Germany
DA - 25.06.2018
KW - Laser-induced breakdown spectroscopy
KW - On-line analysis
KW - Tantalum
KW - Niobium
KW - Pyrometallurgy
PY - 2018
SN - 978-3-940276-84-1
SP - 347
EP - 362
PB - GDMB Verlag GmbH
CY - Clausthal-Zellerfeld
AN - OPUS4-47040
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Auer, G.
A1 - Spanka, M.
A1 - Hamann, Christopher
A1 - Adam, Christian
T1 - Thermal zinc extraction from steel mill dust
N2 - Treatment and reusing of hazardous wastes have become significant issues of modern societies. Blast furnace sludge (BFS) and electric arc furnace dust (EAFD) are such typical wastes, because they usually contain high amounts of undesirable elements such as zinc (Zn) and lead (Pb).
These elements can cause operational problems in reusing of BFS and EAFD. In this study, the Ferro Duo GmbH and the Federal Institute for Materials Research and Testing have investigated a novel approach for eliminating and/or recovering Zn and Pb from both wastes. Applied was a selective chlorination and volatilization of Zn and Pb as chlorides at temperatures between 500 °C and 1100 °C. Both product obtained, Zn and Pb in the form of ZnCl2 and PbCl2 and the purified solid mineral compound are attractive materials for further use. Hydrochloric acid and iron(II) chloride were used as chlorination agents. Exceptionally high Zn and Pb removal efficiencies of >99.5 % could be achieved with both chlorination agents, whereby iron(II) chloride exhibited better performance.
KW - Blast furnace sludge
KW - Chlorination
KW - Electric arc furnace dust
KW - Lead
KW - Zinc
KW - Thermochemical treatment
PY - 2019
SN - 1613-2394
VL - 72
IS - 1
SP - 27
EP - 31
PB - GDMB Verlag GmbH
CY - Clausthal-Zellerfeld
AN - OPUS4-47288
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CHAP
A1 - Adam, Christian
ED - Holm, O.
ED - Thome-Kozmiensky, E.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Verwertung von Klärschlamm
N2 - Die natürlichen Nährstoffkreisläufe werden durch anthropogene Einflüsse, wie das Einbringen von Schadstoffen in nährstoffreiche Stoffströme, und die ungünstige lokale Verteilung der Nährstoffe (z.B. im Zuge der Intensivtierhaltung), erheblich gestört. Es sind lokale Unter- und Überversorgungen mit Nährstoffen zu beobachten. Gelangen die Nährstoffe in Gewässer, kommt es zum bekannten Phänomen der Eutrophierung. Hierbei ist der Nährstoff Phosphat meist der limitierende Faktor und es bestehen große Bestrebungen den anthropogenen Eintrag in Fließgewässer, Seen und Binnenmeere zu unterbinden. Der Schutz der Ostsee vor Nährstoffeinträgen ist beispielsweise ein sehr wichtiges Thema geworden und wird u.a. von der Baltic Sea Action Group verfolgt.
Weitere Auswirkungen des bestehenden Systems sind Entzüge aus dem Nährstoffkreislauf, wie etwa bei der Deponierung phosphor- aber gleichzeitig auch schadstoffhaltiger Klärschlammaschen oder bei der Mitverbrennung von Klärschlamm in Müllverbrennungsanlagen, Kraftwerken oder Zementwerken. Hier wird das Phosphat ebenfalls als Bestandteil von Aschen deponiert oder in Form von Baustoffen einer sinnvollen stofflichen Nutzung entzogen. Gegen diese Art des Verlusts von Phosphat aus dem Nährstoffkreislauf hat der Gesetzgeber mit der Novellierung der Klärschlammverordnung reagiert, die am 3. Oktober 2017 in Kraft getreten ist und u.a. Regelungen zur Rückgewinnung von Phosphat aus Klärschlamm und Klärschlammasche enthält.
Klärschlämme aus kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen ab einer genehmigtenAusbaugröße von über 100.000 bzw. über 50.000 Einwohnerwerten (EW) dürfen nach einer Übergangsfrist ab dem 1. Januar 2029 bzw. 2032 nicht mehr in der Landwirtschaft oder im Landschaftsbau verwertet werden. Die Betreiber dieser Anlagen sind zur Rückgewinnung des im Schlamm enthaltenen Phosphors verpflichtet, wenn der Klärschlamm einen Phosphorgehalt von 20 g/kg Trockenrückstand (TR) oder mehr aufweist. Für Klärschlämme mit P-Gehalten > 40 g/kg TR reicht alternativ die Absenkung der P-Konzentration um 50 % aus. Die Rückgewinnung kann aus dem Schlamm oder aus der Verbrennungsasche des thermisch vorbehandelten Klärschlamms erfolgen.
Aus der Asche müssen mindestens 80 % des Phosphoranteils zurückgewonnen werden. Anstelle einer Phosphorrückgewinnung aus Klärschlämmen aus kleineren und mittelgroßen Abwasserbehandlungsanlagen (bis 50.000 EW) können diese Schlämme auch
weiterhin zu Düngezwecken auf Böden ausgebracht werden, sofern die Anforderungen und insbesondere die Grenzwerte der Klärschlammverordnung und des Düngerechts eingehalten werden.
In der Abwasserreinigung wird der Makronährstoff Phosphor je nach Typ und Größe der Abwasserreinigungsanlage durch verschiedene Verfahren der Phosphatelimination weitgehend in die feste Phase, den Klärschlamm, überführt. Dies geschieht durch die Zugabe von Fällmitteln auf der Basis von Eisen- oder Aluminiumsalzen, oder durch das Verfahren der vermehrten biologischen Phosphorelimination (Bio-P). Das Phosphat liegt nun abhängig vom eingesetzten Verfahren als Bestandteil der gewachsenen Biomasse, als gefälltes Salz, adsorbiert an Eisen(oxi)hydroxiden oder im Falle der Bio-P Klärschlämme auch intrazellulär in Form von Polyphosphaten vor. Weitergehende Informationen hierzu sind im Beitrag von Kratz et al. Pflanzenverfügbarkeit und agronomische Effizienz von klärschlamm-basierten Phosphor (P) – Recyclingdüngern in diesem Buch zu finden. Die Bindungsformen unterscheiden sich demnach nach Art der eingesetzten Technologie der Phosphatelimination erheblich und haben einen entscheidenden Einfluss auf die verschiedenen Möglichkeiten der P-Extraktion und Rückgewinnung.
KW - Abwasser
KW - Phosphor
KW - Klärschlamm
KW - Klärschlammasche
KW - Recycling
PY - 2018
SN - 978-3-94431-043-5
SP - 165
EP - 186
PB - Thome-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-46549
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Verfahren zur Phosphorrückgewinnung aus Abwasser und Klärschlamm
N2 - Im Vortrag werden die relevanten Verfahren zur Phosphorrückgewinnung aus Abwasser und Klärschlamm im Kontext Recht, Umweltwirkung, Ökonomie und Produktqualität vorgestellt.
T2 - Berliner Klärschlammkonferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 05.11.2018
KW - Phosphorrückgewinnung
PY - 2018
AN - OPUS4-46535
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Quicker, P.
T1 - Thermische Behandlung von CFK-Abfällen
N2 - Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK) sind aus dem Leichtbau nicht mehr wegzudenken. Da die Produktion der Fasern viel Energie benötigt ist deren Recycling anzustreben. Durch Bearbeitung und Handling während des Recyclings verkürzen sich die Carbonfasern (CF) analog zur Papierfaser. Zu kurze Fasern können nicht mehr in eine Flächenstruktur eingebracht werden und müssen daher aus dem Kreislauf ausgeschleust und einer Verwertung zugeführt werden. Untersuchungen des Lehr- und Forschungsgebiets Technologie der Energierohstoffe (TEER) der RWTH Aachen University haben gezeigt, dass die Bedingungen für eine energetische Nutzung von CF-Abfällen in Abfallverbrennungsanlagen nicht geeignet sind. Zudem können CF Betriebsprobleme verursachen. Des Weiteren können bei einer unzureichenden thermischen Behandlung sogenannte WHO-Fasern entstehen, die als gesundheitsschädlich einzustufen sind. Eine Alternative können Hochtemperaturverfahren mit höheren Verweilzeiten sein. Es kommt die Herstellung von Calciumcarbid in Frage, bei der CF als Kohlenstoffträger und der Kunststoff als Energieträger genutzt werden. Eine weitere Verwertungsoption stellt die Stahlproduktionsroute dar. Erste Untersuchungen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und TEER am kleintechnischen Lichtbogen der BAM zeigen, dass CF-Abfälle potentiell als Reduktionsmittel und Energieträger eingesetzt werden können.
T2 - 6. Forum Leichtbau Recycling und Ressourceneffizienz
CY - Berlin, Germany
DA - 13.09.2018
KW - Carbonfaser
KW - CFK
PY - 2018
AN - OPUS4-46074
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Simon, Sebastian
A1 - von Werder, Julia
A1 - Meng, Birgit
A1 - Stephan, D. A.
A1 - Adam, Christian
T1 - Zementklinker durch Nachbehandlung von Stahlwerksschlacken
N2 - Die Klinkerphasenbildung durch Sinterung in Drehrohröfen bei der Herstellung von Portlandzementklinker (PZK) ist gründlich erforscht und optimiert. Im Hinblick auf mögliche ökonomische und ökologische Vorteile befassen sich aktuelle Forschungsvorhaben darüber hinaus mit der Herstellung von Klinkermineralen aus Stahlwerksschlacken, die eine vergleichbare chemische Zusammensetzung aufweisen.
Neuste Untersuchungen zeigen, dass nach der reduzierenden Behandlung schmelzflüssiger Linz-Donawitz-(LD)-Schlacken und Abscheidung des gebildeten metallischen Eisens eine mineralische Schlacke entsteht, die unabhängig von ihren Abkühlbedingungen ca. 50–60 Gew.% des wichtigsten Klinkerminerals Alit (C3S) enthält und eine hohe hydraulische Reaktivität aufweist.
Die Stabilität des Alits auch nach langsamer Abkühlung deutet auf eine Stabilisierung des Minerals durch Nebenelemente aus den LD-Schlacken hin. Ein sinkender Anteil an LD-Schlacke durch Zusatz synthetischer Schlackemischung, die sich hinsichtlich ihrer Hauptkomponenten wie eine ausreduzierte LD-Schlacke zusammensetzt, führt zu einem Rückgang des Alitgehaltes und dem Zerfall der Schlacke beim Erstarren.
T2 - 5. Schlacken-Symposium
CY - Meitingen, Germany
DA - 25.10.2018
KW - LD-Schlacke
KW - Zement
KW - Tricalciumsilikat
PY - 2018
SP - 219
EP - 229
PB - Max Aicher Unternehmensgruppe
AN - OPUS4-46412
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Phosphorus Recovery from Waste Streams
N2 - Phosphate rock is a non renewable resource and should be replaced by secondary raw materials due to different reason. The potential for P-recovery from waste streams is shown as well as technologies for recovery.
T2 - Advanced Recycling Technologies
CY - Berlin, Germany
DA - 04.12.2018
KW - Phopshorus recovery
PY - 2018
AN - OPUS4-46941
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - P-recovery technologies - developments and perspective in germany
N2 - Technologies for P-recovery from wastewater, sewage sludge and sewage sludge ashes were presented and discussed.
T2 - InPhos Workshop II Sustainable Phosphorus Management
CY - Berlin, Germany
DA - 05.12.2018
KW - Phosphorus recovery
PY - 2018
AN - OPUS4-46942
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CHAP
A1 - Hamann, Christopher
A1 - Spanka, M.
A1 - Stolle, Dirk
A1 - Adam, Christian
A1 - Auer, G.
ED - Thiel, S.
ED - Holm, O.
ED - Thomé-Kozmiensky, E.
ED - Goldmann, D.
ED - Friedrich, B.
T1 - Rückgewinnung von Zink aus Stahlwerksstäuben durch gemeinsame Behandlung mit chloridhaltigen Reststoffen
N2 - Dieser Beitrag beschreibt die Entwicklung eines neuen chemischen Verfahrens, das in einem Kooperationsprojekt zwischen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Ferro Duo GmbH entwickelt wird. Mit dem entwickelten Verfahren soll es ermöglicht werden, schwermetallhaltige Filterstäube und -schlämme wie Gichtgasschlämme oder Elektroofenstäube, die als Abfälle während der Produktion von Roheisen und Rohstahl anfallen und die derzeit größtenteils deponiert werden, zu recyceln und die darin enthaltenen Wertstoffe (v.a. Eisen, Kohlenstoff und Zink) wieder in den Rohstoffkreislauf zurückzugeben. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip der Chlorierung der in den Filterstäuben und -schlämmen enthaltenen Schwermetalloxide nach Zugabe eines flüssigen Chlordonators wie Eisen(II)-chlorid-Lösung oder Salzsäure. Die so chlorierten Schwermetalloxide werden bei Temperaturen zwischen 650 und 1100 °C in Form von Schwermetallchloriden verdampft und so selektiv vom behandelten Feststoff separiert. Erste experimentelle Ergebnisse zeigen, dass die Gehalte an Schwermetallen wie Zink, Blei und Cadmium um bis zu 99,7% reduziert werden können und die thermochemisch behandelten Filterstäube und -schlämme durch das Verfahren in sekundäre, im Wesentlichen aus Eisenoxiden bestehenden Rohstoffe für die Roheisenproduktion umgewandelt werden können. Da die chlorhaltigen Lösungen selbst Abfallstoffe aus anderen Industriezweigen sind (z.B. aus der Titandioxidproduktion oder der Stahlbeize), vereint das hier entwickelte Verfahren auf elegante Weise zwei Abfallstoffströme und wandelt diese in sekundäre Rohstoffe – einem mineralischen Rohstoff für die Roheisenproduktion sowie Zinkchlorid – um.
KW - Zink
KW - Recycling
KW - Gichtgasschlamm
KW - Elektroofenstaub
KW - Ressourcenrückgewinnung
PY - 2019
SN - 978-3-944310-46-6
VL - Band 12
SP - 593
EP - 605
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-47527
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Schliephake, H.
A1 - Adam, Christian
T1 - CFK-Abfälle als Primärkohleersatz Im Lichtbogenofen bei der Stahlerzeugung
N2 - CFK-Abfälle werden trotz der bestehenden Verfahren zur Rückgewinnung der Carbonfasern zukünftig vermehrt anfallen. Für diese Abfälle wird nach technischen Lösungen der energetischen oder stofflichen Verwertung gesucht. Eine Möglichkeit ist die Nutzung der CFK-Abfälle als Primärkohleersatz im Lichtbogenofen bei der Stahlherstellung.
T2 - 3. Fachtagung Composite Recycling & LCA
CY - Stuttgart, Germany
DA - 20.02.2019
KW - Carbonfaser
KW - CFK
PY - 2019
AN - OPUS4-47438
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Adam, Christian
T1 - Breites Leistungsspektrum - Für die Phosphorrückgewinnung aus Abwasser und Klärschlamm stehen aus technischer und ökonomischer Sicht verschiedene Verfahren zur Verfügung
N2 - Die P-Rückgewinnung aus Teilströmen mit erhöhten P-Gehalten kann direkt in den Kläranlagenbetrieb integriert werden und führt dort in vielen Fällen zu betrieblichen und ökonomischen Vorteilen. Sie ist in der Regel auf Bio-P-Kläranlagen beschränkt, da hier die anaerobe P-Rücklösung initiiert und genutzt werden kann. Durch die reine P-Rücklösung durch Schaffung anaerober Bedingungen ist allerdings das Potential der Rückgewinnung auf 5 bis 15 Prozent der Zulauffracht limitiert.
Die meisten Kläranlagen in Deutschland werden mit einer chemischen Phosphor-Fällung betrieben. Diese Anlagen können aus dem Klärschlamm Phosphat in ausreichend hoher Konzentration nur zurückgewinnen, indem zusätzlich anorganische Säuren wie Schwefelsäure zugeführt werden oder ein Aufschluss mit flüssigem Kohlendioxid stattfindet. Es wird angenommen, dass sich mit diesen Verfahren mehr als 50 Prozent der Zulauffracht einer Kläranlage zurückgewinnen lassen. Der Aufschluss von Klärschlamm mit Schwefelsäure geht aber mit vergleichsweise hohen Umweltwirkungen sowie mit höheren Kosten im Vergleich zu anderen Phosphor-Rückgewinnungsverfahren einher. Ein sehr hohes Potential der Rückgewinnung von Phosphor (P) ist bei allen Verfahren gegeben, die als Rohstoff die Asche aus der Monoverbrennung verwerten. Der Aufschluss mit anorganischen Säuren ermöglicht die sichere Phosphor-Rückgewinnung von mehr als 80% Prozent des Kläranlagenzulaufs. Die Verfahren sind zum Teil großtechnisch umgesetzt oder es befinden sich großtechnische Anlagen im Bau. Auch thermochemische Verfahren wurden entwickelt und deren Einsatzbereitschaft im großtechnischen Maßstab erfolgreich demonstriert. In dem nachfolgenden Beitrag werden unterschiedliche praxiserprobte Verfahren zur Phosphor-Rückgewinnung unter technischen und wirtschaftlichen Aspekten vorgestellt.
KW - Abwasserreinigung
KW - Bio-P-Kläranlage
KW - Elimination
KW - Fällmittel
KW - Kläranlage
KW - Klärschlamm
KW - Klärschlammasche
KW - Klärschlammverordnung
KW - Monoverbrennung
KW - Permeat
KW - Phosphat
KW - Phosphor
KW - Phosphorrückgewinnung
KW - Retentat
KW - Struvit
KW - Zentrat
PY - 2019
VL - 32
IS - 1
SP - 4
EP - 13
PB - Rhombos-Verlag
CY - Berlin
AN - OPUS4-47942
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Dombinov, V.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Meiller, M.
A1 - Müller, F.
A1 - Willbold, S.
A1 - Zang, J. W.
A1 - da Fonseca-Zang, W. A.
A1 - Adam, Christian
A1 - Klose, H.
A1 - Poorter, H.
A1 - Jablonowski, N. D.
A1 - Schrey, S. D.
T1 - Sugarcane bagasse ash as fertilizer for soybeans: Effects of added residues on ash composition, mineralogy, phosphorus extractability and plant availability
N2 - Sugarcane bagasse is commonly combusted to generate energy. Unfortunately, recycling strategies rarely consider the resulting ash as a potential fertilizer. To evaluate this recycling strategy for a sustainable circular economy, we characterized bagasse ash as a fertilizer and measured the effects of co-gasification and co-combustion of bagasse with either chicken manure or sewage sludge: on the phosphorus (P) mass fraction, P-extractability, and mineral P phases. Furthermore, we investigated the ashes as fertilizer for soybeans under greenhouse conditions. All methods in combination are reliable indicators helping to assess and predict P availability from ashes to soybeans. The fertilizer efficiency of pure bagasse ash increased with the ash amount supplied to the substrate. Nevertheless, it was not as effective as fertilization with triple-superphosphate and K2SO4, which we attributed to lower P availability. Co-gasification and co-combustion increased the P mass fraction in all bagasse-based ashes, but its extractability and availability to soybeans increased only when co-processed with chicken manure, because it enabled the formation of readily available Ca-alkali phosphates. Therefore, we recommend co-combusting biomass with alkali-rich residues to increase the availability of P from the ash to plants.
KW - Combustion and gasification
KW - Phosphate extractability and availability
KW - X-ray diffraction (XRD)
PY - 2022
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-567632
SN - 1664-462X
VL - 13
SP - 1
EP - 13
PB - Frontiers Media
CY - Lausanne
AN - OPUS4-56763
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - P-Rückgewinnungspflicht nach AbfKlärV - Betrachtungen zu Konzentrationen und Frachten
N2 - Vortrag über die Regelungen der AbfKlärV bezüglich P-Rückgewinnung. Diskussion der Auswirkung einer konzentrationsbezogenen Grenze auf die Pflicht zur P-Rückgewinnung. Diskussion der nach AbfKlärV zulässigen analytischen Verfahren zur Bestimmung von P in Klärschlamm und Ableitung von Empfehlungen. Vorstellung der Ergebnisse eines Ringversuchs mit 28 Laboren.
T2 - KlärschlammTage Würzburg
CY - Würzburg, Germany
DA - 23.05.2023
KW - Klärschlamm
KW - P-Rückgewinnung
KW - Ringversuch P-Gehalt in Klärschlamm
PY - 2023
AN - OPUS4-57541
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schneider, Joachim
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Algermissen, D.
A1 - Ebert, D.
A1 - Ehrenberg, A.
A1 - Gronen, L.
A1 - Feldrappe, V.
T1 - Strategien für die Nutzung von Schlacken zukünftiger wasserstoffbasierter Stahlproduktionsrouten – Herstellung von Stahlwerksschlacke basierten Ausgangsstoffen für die Zementindustrie
N2 - Die Europäische Kommission präsentierte am 11. Dezember 2019 den European Green Deal, ein Konzept mit dem Ziel, bis zum Jahr 2050 als erster Kontinent Klimaneutralität zu erreichen. Mit Inkrafttreten der Verordnung (EU) 2021/1119 des Europäischen Parlaments und des Europäischen Rates am 29. Juli 2021 zur Schaffung des Rahmens für die Verwirklichung der Klimaneutralität („Europäisches Klimagesetz“), ist dieses, sowie das Ziel der Reduzierung der Nettotreibhausgasemissionen um mindestens 55 % bis 2030 in der Gesetzgebung der Europäischen Union verankert. Die Stahlindustrie in der Europäischen Union mit ca. 57 Mio. t Nettotreibhausgasemissionen im Jahr 2020, die annähernd 2 % der Emissionen der Europäischen Union ausmachen (Inklusive Energie: 127 Mio. t; 4 %), bekennt sich zur erheblichen Reduzierung der CO2-Emissionen bis zum Jahr 2030 und zum Erreichen der Klimaneutralität bis zum Jahr 2050. Als Schlüsselwege zur Verwirklichung dieser Zielstellung hat sie zum einen Smart Carbon Usage (SCU) und zum anderen Carbon Direct Avoidance (CDA) in einer Roadmap formuliert. SCU umfasst CO2-reduzierende Maßnahmen in bestehenden Eisen- und Stahlproduktionsprozessen, Carbon Capture and Storage- (CCS) sowie Carbon Capture and Usage-Technologien (CCU). Wohingegen bei CDA CO2-Emissionen durch erneuerbare elektrische Energie sowie wasserstoffbasierte Reduktion des Eisenerzes gar nicht erst entstehen sollen. Der CDA-Weg, der voraussichtlich beschritten werden muss, um eine klimaneutrale Stahlproduktion zu erreichen [38], geht mit einer kostenintensiven Transformation der Stahlproduktion einher, die bereits von vielen Unternehmen der Stahlindustrie eingeleitet wurde und von der im Wesentlichen die beiden in Europa vorherrschenden Stahlproduktionsrouten Hochofen-Konverter-Route und Elektrolichtbogenofen-Route betroffen sind. Die CO2-Emissionen der Hochofen-Konverter-Route, von denen der überwiegende Anteil auf den Hochofen fällt, liegen laut einer für das Jahr 2015 erstellten Studie bei 1921 kg CO2/t Rohstahl inklusive der CO2-Last der Pellets als Einsatzmaterial sowie der Emissionen der nachgelagerten Stranggießanlagen und Walzwerke. Im Hochofen wird das Eisenerz durch Kohlenstoff (C) bzw. Kohlenstoffmonoxid (CO) – welche größtenteils aus dem Koks, der dem Hochofen zusammen mit dem Möller über die Gicht zugeführten wird, stammen – unter Entstehung von Roheisen und Kohlenstoffdioxid (CO2) reduziert. Das neben dem CO2 im Prozessgas enthaltene CO wird zum Beispiel zur Energiegewinnung in peripheren Prozessen ebenfalls unter Bildung von CO2 verbrannt. Zusätzlich zur Reduktion hat der Koks unter anderem physikalische Aufgaben, wie die Errichtung eines Stützgerüstes und die Gewährleistung der Permeabilität im Hochofenprozess. Somit ist eine vollkommene Substitution des Kokses zur Vermeidung der CO2-Emissionen im Hochofen nicht denkbar. Viele Strategien der Stahlunternehmen zum Erreichen der Klimaziele verfolgen daher den Wechsel von der Rohstahlproduktion aus der Hochofen-Konverter-Route hin zur Rohstahlproduktion im Elektrolichtbogenofen (EAF – Electric Arc Furnace) mit dem Einsatz von direkt reduziertem Eisen (Eisenschwamm, DRI – Direct Reduced Iron) aus vorgelagerten Direktreduktionsanlagen, die mit Wasserstoff (H2) als Reduktionsmittel betrieben werden können. Dabei ist die Elektrostahlerzeugung kein neuer Prozess und nimmt in der europäischen Union bereits jetzt einen Anteil von ca. 44 % der Rohstahlproduktion ein, jedoch überwiegend mit Schrott als Einsatzmaterial. Bei der Elektrostahlerzeugung mit Schrotteinsatz fallen laut der oben genannten Studie von Lüngen für das Jahr 20152 410 kg CO2-Emissionen pro Tonne Rohstahl an, von denen der Großteil auf die CO2-Last der fremd bezogenen elektrischen Energie zurückzuführen ist und daher nicht im Produktionsprozess selbst entsteht. Auch die Direktreduktion wird schon seit 1972 in der weltweit zweiten und bis heute in Westeuropa einzigen Direktreduktionsanlage in Hamburg betrieben. Während hier noch mit einem Reduktionsgas gearbeitet wird, das hauptsächlich aus einem aus Erdgas gewonnenen Wasserstoff-Kohlenstoffmonoxid-Gemisch besteht, liegt eine aktuelle Kernherausforderung in der Bereitstellung des in der Größenordnung der von der Transformation betroffenen Rohstahlproduktionskapazitäten notwendigen, mit erneuerbarer elektrischer Energie hergestellten Wasserstoffs. Wird zusätzlich der Strom für das Einschmelzen im Elektrolichtbogenofen aus erneuerbaren Quellen gewonnen und werden schließlich als Brennstoff verwendete Kohle und als Brennstoff verwendetes Erdgas durch CO2-neutrale Bio-Brennstoffe ersetzt, sind sowohl für den Einsatz von mit Wasserstoff reduziertem und auf Pellets ohne CO2-Last basiertem Eisenschwamm als auch für den Einsatz von Schrott CO2-Emissionen von jeweils nur 60 kg CO2/t Rohstahl erreichbar, was eine Reduktion der Emissionen, ausgehend von der Konverter-Hochofen-Route um 97 % und ausgehend von der Schrott-Elektrolichtbogenofen-Route um 85 % bedeuten würde.
Der Betrieb von Elektrolichtbogenöfen macht die an den Standorten vorhandenen Konverter sowie die Infrastruktur für Behandlung und Transport des Roheisens überflüssig. Die fortwährende Nutzung dieser bestehenden Anlagenstruktur dient daher unter anderem als Motivation für die Entwicklung einer zweiten Transformationsstrategie, die einen sogenannten Einschmelzer (SAF – Submerged Arc Furnace) als der Direktreduktionsanlage nachgelagerten Prozess vorsieht, in dem wiederum Roheisen erschmolzen wird, das anschließend im Konverter zu Rohstahl veredelt wird.
Die Transformation der Stahlindustrie beeinflusst einen weiteren CO2-intensiven Industriesektor, nämlich die Zementindustrie die verantwortlich ist für rund 4 % der CO2-Emissionen in der EU. Etwa zwei Drittel dieser Emissionen entfallen als Prozessemissionen auf die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein (CaCO3), also auf die Abspaltung von CO2 unter Entstehung des für die Herstellung von Zementklinker notwendigen Branntkalks (CaO) als Zwischenstufe bei der Bildung der hydraulischen Phasen Tri- und Dicalciumsilikat. Als eines der fünf Themenfelder (5C-Ansatz: Clinker, Cement, Concrete, Construction, Carbonation), welche die europäische Zementindustrie entlang ihrer Wertschöpfungskette zum Erreichen der gesetzlichen Vorgaben der europäischen Union erarbeitet hat, umfasst das Feld "Cement" zum größten Teil die Reduzierung des Klinker-Zement-Faktors. Im Jahr 2017 betrug er 77 %, das heißt, dass 23 % des Klinkers durch alternative Materialien ersetzt wurden. Bis zum Jahr 2030 wird ein Faktor von 74 % und bis zum Jahr 2050 von 65 % angestrebt. Den größten Anteil an den Klinkersubstituten hat mit 33 % der Hüttensand aus der Stahlindustrie. Bei der Roheisenproduktion im Hochofen entsteht als Nebenprodukt Hochofenschlacke, die unter Zugabe von Schlackebildnern die Gangart des Möllers und mineralische Koksbestandteile abbindet, sowie weitere unerwünschte Begleitelemente wie Schwefel und Alkalien aufnimmt. Allein in Deutschland wurden im Jahr 2021 6,90 Mio. t – das entspricht 90 % der gesamten produzierten Hochofenschlacke – zu glasig erstarrtem Hüttensand granuliert. Dieser Hüttensand besitzt latent hydraulische Eigenschaften und wird daher seit mehr als 140 Jahren als Zementbestandteil eingesetzt, wodurch in Deutschland jährlich rund 4,5 Mio. t CO2-Emissionen eingespart werden. Alle Transformationsstrategien der Stahlindustrie beinhalten die notwendige Außerbetriebnahme der CO2-intensiven Hochöfen. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Hochofenschlacke als Nebenprodukt der Rohstahlerzeugung im Hochofen nicht mehr zur Verfügung stehen wird, wodurch die weitere Reduzierung des Klinker-Zement-Faktors erhebliche Zusatzmengen alternativer Materialien benötigen wird. Derzeit ist noch unklar, ob z.B. calcinierte Tone im benötigten Umfang erzeugt werden können.
Der Fachbereich Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und das Institut für Baustoffforschung FEhS forschen zusammen mit Industriepartnern und weiteren Forschungseinrichtungen im Rahmen zweier Projekte in den Kooperationssphären der Stahl- und Zementindustrie, die zur Bewältigung dieser Herausforderungen beitragen. Im Projekt SlagCEM wird die Produktion eines hydraulischen Zementbestandteils durch Reduktion von Konverter- bzw. Linz-Donawitz-Schlacke (LDS) untersucht. Die mit den zusätzlich aufgenommen Lichtbogenofenkapazitäten steigenden Mengen an Elektrolichtbogenofenschlacke (EOS, engl. electric arc furnace slag, EAFS) werden im Projekt DRI-EOS behandelt, welches die Produktion eines latent hydraulischen Hüttensandsubstituts zum Ziel hat.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 12.06.2023
KW - Stahlwerksschlacke
KW - Zementersatz
PY - 2023
AN - OPUS4-57683
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Schneider, Joachim
A1 - Schraut, Katharina
T1 - Strategien für die Nutzung von Schlacken zukünftiger wasserstoffbasierter Stahlproduktionsrouten – Herstellung von Stahlwerksschlacke basierten Ausgangsstoffen für die Zementindustrie
N2 - Die Europäische Kommission präsentierte am 11. Dezember 2019 den European Green Deal, ein Konzept mit dem Ziel, bis zum Jahr 2050 als erster Kontinent Klimaneutralität zu erreichen. Mit Inkrafttreten der Verordnung (EU) 2021/1119 des Europäischen Parlaments und des Europäischen Rates am 29. Juli 2021 zur Schaffung des Rahmens für die Verwirklichung der Klimaneutralität („Europäisches Klimagesetz“), ist dieses, sowie das Ziel der Reduzierung der Nettotreibhausgasemissionen um mindestens 55 % bis 2030 in der Gesetzgebung der Europäischen Union verankert. Die Stahlindustrie in der Europäischen Union mit ca. 57 Mio. t Nettotreibhausgasemissionen im Jahr 2020, die annähernd 2 % der Emissionen der Europäischen Union ausmachen (Inklusive Energie: 127 Mio. t; 4 %), bekennt sich zur erheblichen Reduzierung der CO2-Emissionen bis zum Jahr 2030 und zum Erreichen der Klimaneutralität bis zum Jahr 2050. Als Schlüsselwege zur Verwirklichung dieser Zielstellung hat sie zum einen Smart Carbon Usage (SCU) und zum anderen Carbon Direct Avoidance (CDA) in einer Roadmap formuliert. SCU umfasst CO2-reduzierende Maßnahmen in bestehenden Eisen- und Stahlproduktionsprozessen, Carbon Capture and Storage- (CCS) sowie Carbon Capture and Usage-Technologien (CCU). Wohingegen bei CDA CO2-Emissionen durch erneuerbare elektrische Energie sowie wasserstoffbasierte Reduktion des Eisenerzes gar nicht erst entstehen sollen. Der CDA-Weg, der voraussichtlich beschritten werden muss, um eine klimaneutrale Stahlproduktion zu erreichen [38], geht mit einer kostenintensiven Transformation der Stahlproduktion einher, die bereits von vielen Unternehmen der Stahlindustrie eingeleitet wurde und von der im Wesentlichen die beiden in Europa vorherrschenden Stahlproduktionsrouten Hochofen-Konverter-Route und Elektrolichtbogenofen-Route betroffen sind. Die CO2-Emissionen der Hochofen-Konverter-Route, von denen der überwiegende Anteil auf den Hochofen fällt, liegen laut einer für das Jahr 2015 erstellten Studie bei 1921 kg CO2/t Rohstahl inklusive der CO2-Last der Pellets als Einsatzmaterial sowie der Emissionen der nachgelagerten Stranggießanlagen und Walzwerke. Im Hochofen wird das Eisenerz durch Kohlenstoff (C) bzw. Kohlenstoffmonoxid (CO) – welche größtenteils aus dem Koks, der dem Hochofen zusammen mit dem Möller über die Gicht zugeführten wird, stammen – unter Entstehung von Roheisen und Kohlenstoffdioxid (CO2) reduziert. Das neben dem CO2 im Prozessgas enthaltene CO wird zum Beispiel zur Energiegewinnung in peripheren Prozessen ebenfalls unter Bildung von CO2 verbrannt. Zusätzlich zur Reduktion hat der Koks unter anderem physikalische Aufgaben, wie die Errichtung eines Stützgerüstes und die Gewährleistung der Permeabilität im Hochofenprozess. Somit ist eine vollkommene Substitution des Kokses zur Vermeidung der CO2-Emissionen im Hochofen nicht denkbar. Viele Strategien der Stahlunternehmen zum Erreichen der Klimaziele verfolgen daher den Wechsel von der Rohstahlproduktion aus der Hochofen-Konverter-Route hin zur Rohstahlproduktion im Elektrolichtbogenofen (EAF – Electric Arc Furnace) mit dem Einsatz von direkt reduziertem Eisen (Eisenschwamm, DRI – Direct Reduced Iron) aus vorgelagerten Direktreduktionsanlagen, die mit Wasserstoff (H2) als Reduktionsmittel betrieben werden können. Dabei ist die Elektrostahlerzeugung kein neuer Prozess und nimmt in der europäischen Union bereits jetzt einen Anteil von ca. 44 % der Rohstahlproduktion ein, jedoch überwiegend mit Schrott als Einsatzmaterial. Bei der Elektrostahlerzeugung mit Schrotteinsatz fallen laut der oben genannten Studie von Lüngen für das Jahr 20152 410 kg CO2-Emissionen pro Tonne Rohstahl an, von denen der Großteil auf die CO2-Last der fremd bezogenen elektrischen Energie zurückzuführen ist und daher nicht im Produktionsprozess selbst entsteht. Auch die Direktreduktion wird schon seit 1972 in der weltweit zweiten und bis heute in Westeuropa einzigen Direktreduktionsanlage in Hamburg betrieben. Während hier noch mit einem Reduktionsgas gearbeitet wird, das hauptsächlich aus einem aus Erdgas gewonnenen Wasserstoff-Kohlenstoffmonoxid-Gemisch besteht, liegt eine aktuelle Kernherausforderung in der Bereitstellung des in der Größenordnung der von der Transformation betroffenen Rohstahlproduktionskapazitäten notwendigen, mit erneuerbarer elektrischer Energie hergestellten Wasserstoffs. Wird zusätzlich der Strom für das Einschmelzen im Elektrolichtbogenofen aus erneuerbaren Quellen gewonnen und werden schließlich als Brennstoff verwendete Kohle und als Brennstoff verwendetes Erdgas durch CO2-neutrale Bio-Brennstoffe ersetzt, sind sowohl für den Einsatz von mit Wasserstoff reduziertem und auf Pellets ohne CO2-Last basiertem Eisenschwamm als auch für den Einsatz von Schrott CO2-Emissionen von jeweils nur 60 kg CO2/t Rohstahl erreichbar, was eine Reduktion der Emissionen, ausgehend von der Konverter-Hochofen-Route um 97 % und ausgehend von der Schrott-Elektrolichtbogenofen-Route um 85 % bedeuten würde.
Der Betrieb von Elektrolichtbogenöfen macht die an den Standorten vorhandenen Konverter sowie die Infrastruktur für Behandlung und Transport des Roheisens überflüssig. Die fortwährende Nutzung dieser bestehenden Anlagenstruktur dient daher unter anderem als Motivation für die Entwicklung einer zweiten Transformationsstrategie, die einen sogenannten Einschmelzer (SAF – Submerged Arc Furnace) als der Direktreduktionsanlage nachgelagerten Prozess vorsieht, in dem wiederum Roheisen erschmolzen wird, das anschließend im Konverter zu Rohstahl veredelt wird.
Die Transformation der Stahlindustrie beeinflusst einen weiteren CO2-intensiven Industriesektor, nämlich die Zementindustrie die verantwortlich ist für rund 4 % der CO2-Emissionen in der EU. Etwa zwei Drittel dieser Emissionen entfallen als Prozessemissionen auf die Entsäuerung des Rohstoffs Kalkstein (CaCO3), also auf die Abspaltung von CO2 unter Entstehung des für die Herstellung von Zementklinker notwendigen Branntkalks (CaO) als Zwischenstufe bei der Bildung der hydraulischen Phasen Tri- und Dicalciumsilikat. Als eines der fünf Themenfelder (5C-Ansatz: Clinker, Cement, Concrete, Construction, Carbonation), welche die europäische Zementindustrie entlang ihrer Wertschöpfungskette zum Erreichen der gesetzlichen Vorgaben der europäischen Union erarbeitet hat, umfasst das Feld "Cement" zum größten Teil die Reduzierung des Klinker-Zement-Faktors. Im Jahr 2017 betrug er 77 %, das heißt, dass 23 % des Klinkers durch alternative Materialien ersetzt wurden. Bis zum Jahr 2030 wird ein Faktor von 74 % und bis zum Jahr 2050 von 65 % angestrebt. Den größten Anteil an den Klinkersubstituten hat mit 33 % der Hüttensand aus der Stahlindustrie. Bei der Roheisenproduktion im Hochofen entsteht als Nebenprodukt Hochofenschlacke, die unter Zugabe von Schlackebildnern die Gangart des Möllers und mineralische Koksbestandteile abbindet, sowie weitere unerwünschte Begleitelemente wie Schwefel und Alkalien aufnimmt. Allein in Deutschland wurden im Jahr 2021 6,90 Mio. t – das entspricht 90 % der gesamten produzierten Hochofenschlacke – zu glasig erstarrtem Hüttensand granuliert. Dieser Hüttensand besitzt latent hydraulische Eigenschaften und wird daher seit mehr als 140 Jahren als Zementbestandteil eingesetzt, wodurch in Deutschland jährlich rund 4,5 Mio. t CO2-Emissionen eingespart werden. Alle Transformationsstrategien der Stahlindustrie beinhalten die notwendige Außerbetriebnahme der CO2-intensiven Hochöfen. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Hochofenschlacke als Nebenprodukt der Rohstahlerzeugung im Hochofen nicht mehr zur Verfügung stehen wird, wodurch die weitere Reduzierung des Klinker-Zement-Faktors erhebliche Zusatzmengen alternativer Materialien benötigen wird. Derzeit ist noch unklar, ob z.B. calcinierte Tone im benötigten Umfang erzeugt werden können.
Der Fachbereich Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und das Institut für Baustoffforschung FEhS forschen zusammen mit Industriepartnern und weiteren Forschungseinrichtungen im Rahmen zweier Projekte in den Kooperationssphären der Stahl- und Zementindustrie, die zur Bewältigung dieser Herausforderungen beitragen. Im Projekt SlagCEM wird die Produktion eines hydraulischen Zementbestandteils durch Reduktion von Konverter- bzw. Linz-Donawitz-Schlacke (LDS) untersucht. Die mit den zusätzlich aufgenommen Lichtbogenofenkapazitäten steigenden Mengen an Elektrolichtbogenofenschlacke (EOS, engl. electric arc furnace slag, EAFS) werden im Projekt DRI-EOS behandelt, welches die Produktion eines latent hydraulischen Hüttensandsubstituts zum Ziel hat.
T2 - Berliner Konferenz Mineralische Nebenprodukte und Abfälle
CY - Berlin, Germany
DA - 12.06.2023
KW - Stahlwerksschlacke
KW - Zementersatz
PY - 2023
SN - 978-3-944310-72-5
VL - 10
SP - 222
EP - 233
PB - TK-Verlag
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-57684
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Souza Filho, I.
A1 - Adam, Christian
T1 - Fundamentals of the hydrogen plasma reduction of iron ores
N2 - Hydrogen plasma treatment of iron ores or iron oxide containing wastes can be an efficient option to produce green iron e.g. for steel production. This way iron oxide is reduced to metallic iron in the liquid form by the highly reactive species that are formed in a hydrogen plasma. Hydrogen plasma can be used at the same time to remove undesired gangue elements. The presentation shows the experimental setup, shows first results of iron ore reduction by hydrogen plasma and gives an outlook for industrial application of the technology.
T2 - European Academic Symposium on EAF steelmaking (EASES 2023)
CY - Oulu, Finland
DA - 05.06.2023
KW - Hydrogen
KW - Plasma
KW - Reduction
PY - 2023
AN - OPUS4-57626
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Jovičević-Klug, M.
A1 - Raabe, D.
T1 - Gewinnung von grünem Eisen und weiteren Wertstoffen aus Rotschlamm mittels Wasserstoffplasma
N2 - Rotschlamm fällt in sehr großen Mengen bei der Herstellung von Aluminiumoxid an und wird fast ausschließlich deponiert. Es wird eine neue Technologie vorgestellt bei der das im Rotschlamm enthaltene Eisenoxid mittels Wasserstoffplasma reduziert wird. Es wird ein Reaktionsmechanismus über Titanomagnetit und Hercynit vorgeschlagen.
T2 - Berliner Konferenz Metallkreisläufe
CY - Berlin, Germany
DA - 13.03.2024
KW - Rotschlamm
KW - Wasserstoffplasma
PY - 2024
AN - OPUS4-59722
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Jovičević-Klug, Matic
A1 - Souza Filho, Isnaldi R.
A1 - Springer, Hauke
A1 - Adam, Christian
A1 - Raabe, Dierk
T1 - Green steel from red mud through climate-neutral hydrogen plasma reduction
N2 - AbstractRed mud is the waste of bauxite refinement into alumina, the feedstock for aluminium production1. With about 180 million tonnes produced per year1, red mud has amassed to one of the largest environmentally hazardous waste products, with the staggering amount of 4 billion tonnes accumulated on a global scale1. Here we present how this red mud can be turned into valuable and sustainable feedstock for ironmaking using fossil-free hydrogen-plasma-based reduction, thus mitigating a part of the steel-related carbon dioxide emissions by making it available for the production of several hundred million tonnes of green steel. The process proceeds through rapid liquid-state reduction, chemical partitioning, as well as density-driven and viscosity-driven separation between metal and oxides. We show the underlying chemical reactions, pH-neutralization processes and phase transformations during this surprisingly simple and fast reduction method. The approach establishes a sustainable toxic-waste treatment from aluminium production through using red mud as feedstock to mitigate greenhouse gas emissions from steelmaking.
KW - Multidisciplinary
PY - 2024
U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-594424
SN - 0028-0836
VL - 625
IS - 7996
SP - 703
EP - 709
PB - Springer Science and Business Media LLC
AN - OPUS4-59442
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
A1 - Herzel, Hannes
T1 - R-Rhenania - Modifiziertes Rhenania Phosphat aus Klärschlammasche für Bayern
N2 - Im Verbundprojekt R-Rhenania wird eine industrielle Demonstrationsanlage am Standort der Monoverbrennungsanlage Altenstadt der Firma Emter errichtet und im Jahr 2024 den Betrieb aufnehmen. Die vorhandene Rostfeuerung-Monoverbrennung wird so umgebaut, dass ein neues thermochemisches Verfahren integriert werden kann, welches hochwirksame und schadstoffarme Dünger produziert (bis zu 17.000 t/a). Die thermochemischen Produkte werden in Gefäß- und Feldversuchen im ökologischen Landbau auf ihre Düngewirkung getestet. Die Umweltverträglichkeit der Demonstrationsanlage wird untersucht, wie auch die Übertragbarkeit des Verfahrens auf weitere Regionen.
T2 - Statusseminar RePhoR
CY - Frankfurt am Main, Germany
DA - 03.05.2023
KW - Phosphor
KW - Monoverbrennung
KW - Recycling
KW - Nährstoffe
KW - Dünger
PY - 2023
AN - OPUS4-59486
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Adam, Christian
A1 - Stephan, Dietmar
A1 - Meng, Birgit
A1 - Simon, Sebastian
A1 - von Werder, Julia
A1 - Hirsch, Tamino
A1 - Manninger, Tanja
T1 - Effect of gypsum on the hydration of fused cement clinker from basic oxygen furnace slag
N2 - Fused cement clinker can be produced from molten basic oxygen furnace slag (BOFS) by way of a reductive thermochemical treatment. During the thermochemical treatment, oxidic iron is reduced to metallic iron and separated. The resulting low-iron slag has a chemical and mineralogical composition similar to ordinary Portland cement (OPC) clinker. In this study, the hydraulic reactivity of the fused clinker from BOFS with and without gypsum was investigated using isothermal calorimetry, differential scanning calorimetry, in situ X-ray diffraction and powder X-ray diffraction. Furthermore, a synthetic fused clinker without foreign ions and fused clinker produced by a mixture of both materials was studied. The hydraulic reaction of the fused clinker from BOFS was considerably slower than that of OPC. However, the reaction can be accelerated by adding gypsum as a sulfate carrier. Furthermore, the results showed an increased reaction rate with decreasing content of foreign ions such as Fe, P or Mn.
KW - General Materials Science
KW - Building and Construction
PY - 2024
U6 - https://doi.org/10.1680/jadcr.23.00070
SN - 0951-7197
SP - 1
EP - 19
PB - Telford
AN - OPUS4-59391
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Hamann, Christopher
A1 - Piehl, Patrick
A1 - Weingart, Eric
A1 - Stolle, Dirk
A1 - Al-Sabbagh, Dominik
A1 - Ostermann, Markus
A1 - Auer, Gerhard
A1 - Adam, Christian
T1 - Selective removal of zinc and lead from electric arc furnace dust by chlorination–evaporation reactions
N2 - Re-melting of scrap in an electric arc furnace (EAF) results in the accumulation of filter dust from off-gas treatment that predominantly consists of iron and zinc oxides. Filter dust is classified as hazardous waste due to its high contents of potentially toxic or ecotoxic elements such as Pb, Cr, Cd, and As. A promising processing route for this waste is selective chlorination, in which the non-ferrous metal oxides are chlorinated and selectively evaporated in form of their respective chlorides from the remaining solids via the process gas flow. Here, we investigate stepwise thermochemical treatment of EAF dust with either waste iron(II) chloride solution or hydrochloric acid at 650, 800, and 1100 ◦C. The Zn and Pb contents of the thermochemically processed EAF dust could be lowered from 29.9% and 1.63% to 0.09% and 0.004%, respectively. Stepwise heating allowed high separation between zinc chloride at the 650 ◦C step and sodium-, potassium-, and lead-containing chlorides at higher temperatures. Furthermore, the lab-scale results were transferred to the use of an experimental rotary kiln highlighting the possibilities of upscaling the presented process. Selective chlorination of EAF dust with liquid chlorine donors is, therefore, suggested as a potential recycling method for Zn-enriched steelworks dusts.
KW - Electric arc furnace dust
KW - Zinc
KW - Selective Chlorination
KW - Hazardous waste
KW - Resource Recovery
PY - 2024
U6 - https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.133421
SN - 0304-3894
VL - 465
SP - 1
EP - 13
PB - Elsevier
AN - OPUS4-59345
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Ostermann, Markus
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
A1 - Kühn, A.
A1 - Wedell, R.
A1 - Mory, D.
T1 - Integrierte Systeme (RFA und LIBS) zur Düngemittelgewinnung und zum Management der Bodenfruchtbarkeit
N2 - Aufgrund der natürlichen und vom Menschen verursachten Heterogenität von Böden erfordert der Erhalt und die Verbesserung ihrer Fruchtbarkeit durch landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmaßnahmen sorgfältig geplante Ent-scheidungen, die auf einer detaillierten Erfassung der Bodeneigenschaften und einem vertieften Verständnis der Bodenprozesse beruhen. Es ist bekannt, dass die konventionelle, flächen-einheitliche Bewirtschaftung Ertragsver-luste durch zu geringe Bewirtschaftungsintensität (z. B. Düngung) auf einen Teil der Fläche verursacht, während andere Teile des Feldes zu hohe Dosen erhalten und es dadurch zu Verschwendung von Ressourcen und zu Um-weltbelastungen kommt. Trotz der Verfügbarkeit von Technologien für ortsspezifische Düngung ist die Akzeptanz ortsspezifischer Bewirtschaftung (Precision Agriculture) in der Praxis noch gering. Ein wesentlicher Grund dafür ist das Fehlen von kostengünstigen Methoden zur Erfassung der bewirtschaftungsrelevanten Bodenmerkmale. So-wohl für die elementanalytische Untersuchung von Böden als auch für die Untersuchung von Ausgangsmaterialien (z.B. Klärschlammaschen) für ihre Verwendung als Dünger ist eine zuverlässige Analytik und Prozessüberwachung erforderlich.
T2 - 11. Kolloquium Arbeitskreis Prozessanalytik
CY - Wien, Austria
DA - 30.11.2015
KW - LIBS
KW - Online-RFA
KW - Düngemittelgewinnung
KW - Bodenfruchtbarkeit
KW - BONARES
PY - 2015
SP - 23
EP - 24
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-38843
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -