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 Cr–water 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 (15–25 % 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 -