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
DO - 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 - 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 - 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
DO - 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 - 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
DO - 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 - 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
DO - 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 - 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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-514468
DO - https://doi.org/10.3390/en13205461
VL - 13
IS - 20
SP - 5461
AN - OPUS4-51446
LA - eng
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
DO - 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 - 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
DO - 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 - 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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-558869
DO - https://doi.org/10.1186/s12302-022-00677-1
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 - 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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-557499
DO - https://doi.org/10.1186/s12302-022-00658-4
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 - 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 - 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 - 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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-526952
DO - https://doi.org/10.1088/1361-648X/abf7e1
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 - 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
DO - 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 - 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
DO - 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 - CONF
A1 - Schneider, Joachim
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Ebert, Dominik
A1 - Ehrenberg, Andreas
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Algermissen, David
A1 - Adam, Christian
T1 - Usage of BOF slag and next generation EAF slag in the cement industry
N2 - When the transformation of its production routes, which the European steel industry aims to complete within the next two decades, is accomplished, increased amounts of EAF slag will be generated. In most cases the BF/BOF production route is intended to be substituted by a DRI/EAF combination. But in some cases only the BF will be substituted by a DRI/SAF (smelter) combination and the BOF process remains. Then BOF slags will remain, too. BAM and FEhS cooperate together with further research and industry partners in two research projects dealing on the one hand with the utilisation of modified BOF slag as a cement clinker substitute ("SlagCEM") and on the other hand with the use of modified and granulated EAF slag as granulated blast furnace slag (GBS) substitute ("DRI-EOS").
T2 - 9th International Slag Valorisation Symposium
CY - Leuven, Belgium
DA - 08.04.2025
KW - Steel slags
KW - Basic oxygen furnace (BOF)
KW - Electric arc furnace (EAF)
KW - Cement
KW - Slag valorisation
PY - 2025
SP - 187
EP - 191
AN - OPUS4-64713
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Schneider, Joachim
A1 - Adamczyk, Burkart
A1 - Ebert, D.
A1 - Ehrenberg, A.
A1 - Schraut, Katharina
A1 - Gerlach, J.
A1 - Wendt, K.
A1 - Algermissen, D.
A1 - Adam, Christian
ED - Rogge, Andreas
ED - Meng, Birgit
T1 - Erzeugung von Bindemitteln aus Stahlwerksschlacken
N2 - Die geplante Transformation der Stahlindustrie innerhalb der nächsten 20 Jahre hat aufgrund des mit ihr verbundenen Auslaufens der Hüttensanderzeugung Konsequenzen für die Zementindustrie, deren Abmilderung Gegenstand der Forschungsprojekte SlagCEM und DRI-EOS ist. Ersteres untersucht die Rückgewinnung von Eisen aus LD-Konverter-Schlacke bei gleichzeitiger Herstellung eines mineralischen Produktes mit zementä- ren Eigenschaften. Zweiteres befasst sich mit der Generierung eines Hüttensandersatzes aus Lichtbogen- ofenschlacke mit Rückgewinnung von Schwermetallen sowie deren Umwelteffekt bei Verbleib in der Schlacke.
T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building
CY - Berlin, Germany
DA - 16.10.2024
KW - Bindemittel
KW - Stahlwerksschlacke
PY - 2024
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613127
SN - 978-3-9818564-7-7
SP - 78
EP - 89
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-61312
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
DO - 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 - 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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-544216
DO - https://doi.org/10.1002/jpln.202100410
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 - CONF
A1 - Müller, S.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
A1 - Montag, D.
ED - Holm, O.
ED - Thomé-Kozmiensky, E.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Langzeitlagerung von Klärschlammaschen ab 2029? Erste Erfahrungen zur Phosphorrückgewinnung aus deponierten Klärschlammverbrennungsaschen
N2 - Das Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) der RWTH Aachen University sowie die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) untersuchen gemeinsam fünf deponierte KSA, die von drei Deponiebetreibern ausgebaut und zur Verfügung gestellt wurden sind. Im Fokus der Untersuchungen stehen die physikalische und chemische Charakterisierung der deponierten KSA sowie deren P-Rückgewinnungspotenzial bei der Behandlung in thermochemischen sowie nasschemischen Verfahren. Diese Ergebnisse werden im Vergleich mit „frischen“, also nicht deponierten KSA-Proben vergleichbarer Herkunft bewertet, um so den Einfluss der Lagerung auf die KSA zu erfassen.
T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 11.11.2025
KW - Klärschlammasche
KW - Recycling
KW - Deponie
KW - Monoverbrennung
PY - 2025
SN - 978-3-911006-63-7
VL - 8
SP - 192
EP - 202
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-65017
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 - JOUR
A1 - Meiers, Emelie
A1 - Scholl, Juliane
A1 - Droas, Morten
A1 - Vogel, Christian
A1 - Leube, Peter
A1 - Sommerfeld, Thomas
A1 - Bagheri, A.
A1 - Adam, Christian
A1 - Seubert, A.
A1 - Koch, Matthias
T1 - Development and evaluation of analytical strategies for the monitoring of per- and polyfluoroalkyl substances from lithium-ion battery recycling materials
N2 - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are well-known as “forever chemicals” and persistent pollutants released by different anthropogenic sources. The potential release of PFAS from accumulating electronic waste and lithium-ion battery (LIB) recycling activities has gained increasing attention in the past years. This creates a need for analytical methods tailored for the determination of PFAS out of environmental matrices related to the named activities or directly out of the concerned materials. In this work, analytical strategies for the monitoring of PFAS in LIB recycling materials were explored for a group of legacy perfluoro sulfonic- and carbonic acids (PFSA and PFCA) and of fluorinated sulfonylimides suspected to be LIB electrolyte ingredients. These analytical strategies comprehend PFAS target approaches with a herein optimized liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC–MS/MS) method equipped with a HILIC (hydrophilic interaction liquid chromatography) column in combination with the TOP (total oxidizable precursor) assay and an adapted sample preparation method for high-matrix LIB recycling materials. The validated target method was applied to a set of LIB recycling materials: end-of-life batteries, black masses from hydrometallurgical recycling, and gas absorption solutions from thermal treatment of black masses as part of the recycling procedure. Investigation results show that the LIB industry can be connected to the release of both “LIB”-PFAS, such as the target sulfonylimides, and “already-legacy” PFAS, like the PFSA and PFCA. Especially, the presence of trifluoroacetic acid (TFA) as an emerging pollutant in every investigated LIB material type underlines the threat of PFAS emissions from LIB waste and recycling activities.
KW - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS)
KW - Battery
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-647015
DO - https://doi.org/10.1007/s00216-025-06165-8
SN - 1618-2642
VL - 417
SP - 6567
EP - 6583
PB - Springer Science and Business Media LLC
AN - OPUS4-64701
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Leers, K.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Emter, J.
A1 - Brey, C.
A1 - Leimkötter, D.
A1 - Künstler, J.
A1 - Arnold, U.
A1 - Burkhardt, J.
A1 - Adam, Christian
T1 - Untersuchungen zur agronomischen Wirksamkeit des R-Rhenania Phosphats aus der ersten großtechnischen Anlage
N2 - Aufgrund ihrer Phosphorgehalte bieten Klärschlammaschen (KSA) Potentiale für die Herstellung von Phosphatdüngern. Da die agronomische Wirksamkeit von KSA häufig gering ist, bedarf es einer Aufbereitung. Diese kann sowohl vor oder während der Verbrennung des Klärschlamms als auch nachgeschaltet durch eine Aufbereitung der KSA erfolgen.
Mit dem nachgeschalteten, thermochemischen AshDec® Verfahren können unter Hinzugabe eines Natrium-Additivs bereits wirksame aschebasierte Düngerprodukte aus KSA hergestellt werden. Im Rahmen des BMBF-Projekts „R-Rhenania“ wurde auf dieser Basis ein thermochemisches Verfahren für eine Rostfeuerung entwickelt, bei dem die Zugabe des Natrium-Additivs direkt bei der Klärschlammverbrennung erfolgt. So sollen die hochwirksamen aschebasierten Dünger direkt bei der Klärschlammverbrennung entstehen (R-Rhenania-Prozess). Der Vergleich von Produkten aus beiden Prozessen (R-Rhenania und nachgeschaltetes AshDec Verfahren) zeigt, dass die chemische Zusammensetzung vergleichbar ist.
In Versuchskampagnen in der Monoverbrennungsanlage der Firma Emter GmbH in Altenstadt (Oberbayern) konnte gezeigt werden, dass die Phosphatlöslichkeit in neutraler Ammoniumcitratlösung (PNAC-Löslichkeit) der R-Rhenania Produkte von der Dosierung des Natrium-Additivs abhängt. Am Standort Altenstadt korreliert eine Konzentration von über 8 Gew.-% Na im Produkt mit einer relativen PNAC-Löslichkeit von mindestens 80 % und eine vollständige Löslichkeit mit einem Na-Gehalt von 10,5 Gew.-% Na.
Beim Einsatz von R-Rhenania Produkten als P-Dünger für Sommerweizen konnte eine hohe agronomische Wirksamkeit nachgewiesen werden. In den Gefäßversuchen zeigte sich zudem ein Zusammenhang zwischen der PNAC-Löslichkeit und der Düngerwirksamkeit, wobei diese Wirksamkeit der Produkte mit zunehmender Löslichkeit anstieg. Während die Wirksamkeit unbehandelter KSA vergleichbar war zu einer ungedüngten Kontrollvariante, erwiesen sich R-Rhenania Produkte mit einer PNAC-Löslichkeit von mehr als 80 % als besonders effektiv. Die Düngewirkung bei diesen Produkten war sowohl vergleichbar zu einem AshDec-Produkt als auch zu einem konventionellen, wasserlöslichen P-Düngemittel.
Auf Grund der erfolgreichen Prozessentwicklung und der nachgewiesenen agronomischen Wirksamkeit der Produkte, wurde am Standort Altenstadt das thermochemische R-Rhenania-Verfahren in die vorhandene Klärschlammmonoverbrennungsanlage integriert. Ab dem Sommer 2024 können dort 15.000 t/a R-Rhenania Dünger hergestellt werden.
T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 11.11.2024
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Dünger
KW - Monoverbrennung
KW - Klärschlamm
PY - 2024
SN - 978-3-911006-83-5
SP - 316
EP - 328
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-61907
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Leers, K.
A1 - Arnold, U.
A1 - Herzel, Hannes
A1 - Adam, Christian
A1 - Burkhardt, J.
T1 - Thermochemically Treated Sewage Sludge Ash From Pilot-Scale Production as P-Fertilizer for Spring Wheat and Maize in Different Soil Conditions
N2 - Background
P-fertilizers made from sewage sludge ash (SSA) may be suitable substitutes for rock phosphate (RP)-based fertilizers and contribute to sustainable use of waste. In this context, the thermochemical AshDec treatment of SSA (TC-SSA) has been continuously improved and has emerged as a possible method to produce plant-available and low-pollutant P-fertilizers. Aim Evaluation of the P-fertilizer efficacy of TC-SSA produced in pilot trials in vegetation experiments with different plants, soils, and fertilizer doses.
Methods
TC-SSA was tested in pot experiments for spring wheat and maize on different soils and at two doses (0.2 and 0.4 g fertilizer P pot−1) and is compared to untreated SSA (USSA), RP, Struvite, triple superphosphate (TSP), and a control without P-fertilization (Zero P). Pot experiments are complemented by an analysis of fertilizer P-solubility.
Results
P-solubility of SSA with different extraction methods increased due to the thermochemical treatment, whereas the water-insoluble property remained. In contrast to RP or USSA, TC-SSA enriched calcium–acetate–lactate extractable soil P to the same extent as TSP. Plant biomass and P-uptake increased with TC-SSA compared to Zero P, RP, and USSA and were in most cases equal to TSP fertilization under different soil conditions. In contrast, the effects of RP and USSA varied among soils but, mostly, did not exceed plant biomass and P-uptake of the unfertilized control.
Conclusion
TC-SSA has an increased fertilizer efficacy compared to USSA and is an effective P-fertilizer for spring wheat and maize in different soil conditions.
KW - Phosphorus
KW - Fertilizer
KW - Thermochemical
KW - Maize
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-648251
DO - https://doi.org/10.1002/jpln.70035
SN - 1522-2624
VL - 189
IS - 1
SP - 81
EP - 93
PB - Wiley-VCH
AN - OPUS4-64825
LA - eng
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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-594424
DO - https://doi.org/10.1038/s41586-023-06901-z
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 - 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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-524084
DO - https://doi.org/10.1007/s13762-021-03252-y
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 - Herzel, Hannes
A1 - Leimkötter, D.
A1 - Hermann, L.
A1 - Emter, J.
A1 - Brey, C.
A1 - Künstler, J.
A1 - Hartmann, S.
A1 - Krannich, G.
A1 - Moggert, N.
A1 - Kurz, P.
A1 - Eder, C.
A1 - Grimm, B.
A1 - Adam, Christian
ED - Holm, O.
ED - Thomé-Kozmiensky, E.
ED - Quicker, P.
ED - Kopp-Assenmacher, S.
T1 - Success-Story CaNaPO4: Erfolgreiche REACH Registrierung und Inbetriebnahme großtechnischer Anlagen
N2 - The Sewage Sludge Ordinance (AbfKlärV), which was amended in 2017, obligate the recovery of phosphorus from sewage sludge and sewage sludge ash from 2029 and 2032, respectively. Thermal disposal of sewage sludge has established itself as the preferred method of disposal, and the capacities of mono-incineration plants are being continuously expanded. Plants for phosphorus recovery, on the other hand, are currently still mainly in the construction, piloting, or commissioning phase. It is estimated that the plant capacities for P recovery planned today will not even be able to cover a quarter of the volume of these ashes in 2029. Therefore, temporary storage of the remaining ashes is currently being discussed to retrieve it later and process it in the P recovery plants, which will then be sufficiently available. It is currently unclear how such interim or long-term storage (> 1 year) should be organized. In addition to legal (fee) issues, the assessment of the technical feasibility of retrievability and the phosphorus recovery potential of landfilled ash remains open.
The Institute of Environmental Engineering (ISA) at RWTH Aachen University and the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) are jointly investigating five deposited ashes that have been dug out and were provided by three landfill operators. The investigations focus on the physical and chemical characterization of these landfilled ashes and its P recovery potential during treatment in thermochemical and wet chemical processes. These results are evaluated in comparison with “fresh,” i.e., non-landfilled sewage sludge ash samples of comparable origin in order to determine the influence of storage.
T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz
CY - Berlin, Germany
DA - 11.11.2025
KW - Phosphor
KW - Recycling
KW - Thermochemisch
KW - Dünger
KW - Großtechnik
PY - 2025
SN - 978-3-911006-63-7
VL - 8
SP - 236
EP - 256
PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
CY - Neuruppin
AN - OPUS4-64833
LA - deu
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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-507640
DO - https://doi.org/10.1007/s10853-020-04615-5
VL - 55
SP - 8477
EP - 8490
PB - Springer
AN - OPUS4-50764
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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509735
DO - https://doi.org/10.3390/agronomy10060895
VL - 10
SP - 895
EP - 6
PB - MDPI
AN - OPUS4-50973
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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-536276
DO - https://doi.org/10.1007/s10163-021-01288-3
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 - 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 - 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
DO - 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 - 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
DO - 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 - 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
DO - 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 - 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
DO - 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 - 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
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-567632
DO - https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1041924
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 - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 12/BAM IV.3/09/00 für eine Schutzschicht bestehend aus einer sandgefüllten Schutzbahn für Kunststoffdichtungsbahnen in Deponieabdichtungen
N2 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 12/BAM IV.3/09/00 für eine Schutzschicht bestehend aus einer sandgefüllten Schutzbahn für Kunststoffdichtungsbahnen in Deponieabdichtungen der Firma G quadrat GmbH, Krefeld.
KW - Deponie
KW - Schutzschicht
KW - Abdichtungssystem
PY - 2026
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-654339
SP - 1
EP - 31
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-65433
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/12/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/12/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma HUESKER Synthetic GmbH, Gescher.
KW - Deponie
KW - Bewehrungsgitter
KW - Abdichtungssystem
PY - 2024
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624020
SP - 1
EP - 25
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62402
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/11/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/11/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp.
KW - Deponie
KW - Bewehrungsgitter
KW - Abdichtungssystem
PY - 2024
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624056
SP - 1
EP - 24
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62405
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 11. Nachtrag zum Zulassungsschein 11/BAM IV.3/03/09 für ein Dichtungskontrollsystem (DKS) für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 11. Nachtrag zum Zulassungsschein 11/BAM IV.3/03/09 für ein Dichtungskontrollsystem (DKS) für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Sensor Dichtungs-Kontroll-Systeme GmbH, Bremen.
KW - Deponie
KW - Kunststoffdichtungsbahn
KW - Dichtungskontrollsystem
PY - 2024
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-611001
SP - 1
EP - 15
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-61100
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 4. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen
N2 - 4. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma HUESKER Synthetic GmbH, Gescher.
KW - Deponie
KW - Geotextil
KW - Abdichtungssystem
PY - 2024
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624038
SP - 1
EP - 19
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62403
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - Zulassungsschein 12/BAM 4.3/01/23 für Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) in Basis- und Oberflächenabdichtungen von Deponien
N2 - Zulassungsschein 12/BAM 4.3/01/23 für Kunststoffdichtungsbahnen in Basis- und Oberflächenabdichtungen von Deponien der Firma JUTA a. s., Tschechische Republik (deutscher Vertriebspartner: KAT GmbH, Wiesmoor).
KW - Deponie
KW - Kunststoffdichtungsbahn
KW - Abdichtungssystem
PY - 2024
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624049
SP - 1
EP - 16
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62404
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 13/BAM 4.3/04/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 13/BAM 4.3/04/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Solmax Geosynthetics GmbH, Hamburg.
KW - Deponie
KW - Kunststoff-Dränelement
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-628702
SP - 1
EP - 31
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62870
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 02/BAM 4.3/03/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 6. Nachtrag zum Zulassungsschein 02/BAM 4.3/03/12 für ein Kunststoff-Dränelement für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Freudenberg Performance Materials GmbH & Co. KG, Erlenbach am Main.
KW - Deponie
KW - Kunststoff-Dränelement
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-628693
SP - 1
EP - 34
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62869
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 7. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen
N2 - 7. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp.
KW - Deponie
KW - Geotextil
KW - Abdichtungssystem
PY - 2024
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-624075
SP - 1
EP - 17
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-62407
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/12/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/12/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma HUESKER Synthetic GmbH, Gescher.
KW - Deponie
KW - Bewehrungsgitter
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636691
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-63669
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/11/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen
N2 - 9. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/11/10 für Bewehrungsgitter aus Kunststoff für Deponieoberflächenabdichtungen der Firma Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp.
KW - Deponie
KW - Bewehrungsgitter
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636700
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-63670
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen
N2 - 8. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/08/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp.
KW - Deponie
KW - Geotextil
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636742
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-63674
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GOVDOC
A1 - Adam, Christian
A1 - Wöhlecke, Andreas
T1 - 5. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen
N2 - 5. Nachtrag zum Zulassungsschein 08/BAM IV.3/10/10 für Vliesstoffe zum Filtern und Trennen für Deponieabdichtungen der Firma HUESKER Synthetic GmbH, Gescher.
KW - Deponie
KW - Geotextil
KW - Abdichtungssystem
PY - 2025
UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-636732
SP - 1
EP - 4
PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
CY - Berlin
AN - OPUS4-63673
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 - 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 - 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 - 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 - 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
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
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 - CONF
A1 - Adam, Christian
T1 - Schadstoffe/Störstoffe versus Recycling - Diskussion ausgewählter Beispiele
N2 - Im Vortrag wurde anhand dreier Beispiele diskutiert, wie sich die Festlegung von Grenzwerten auf das Recycling von Sekundärrohstoffen auswirken kann. Die Diskussion mit Fachleuten soll die Ausgestaltung der Urban Mining Strategie des BMUV unterstützen.
T2 - KartAL V Fachgespräch zur Entwicklung einer nationalen Urban Mining Strategie "Schadstoffe versus Recycling"
CY - Dresden, Germany
DA - 30.10.2024
KW - Urban Mining
KW - Schadstoffgrenzwerte
PY - 2024
AN - OPUS4-61512
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
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 - CONF
A1 - Adam, Christian
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 - CONF
A1 - Adam, Christian
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 - CONF
A1 - Adam, Christian
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 - 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 - CONF
A1 - Adam, Christian
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 - Modifiziertes Rhenania Phosphat aus der Klärschlammverbrennung mit thermochemischem Aufschluss
N2 - Es wurde der Stand des BMFTR-Projekts R-Rhenania vorgestellt. Mit einem thermochemischen Aufschluss werden Phosphatphasen in Klärschlämmen bei der Verbrennung zu bioverfügbaren Phosphaten mit guter Düngewirkung umgewandelt. Gleichzeitig werden im Prozess Schwermetalle über die Gasphase entfernt. Die Düngewirkung ist vergleichbar mit konventionellen P-Düngern wie TSP und wurde in Gefäß- und Feldversuchen im ökologischen Landbau nachgewiesen. Der Prozess wird großtechnisch in der Monoverbrennungsanlage Altenstadt, Oberbayern, umgesetzt.
T2 - KlärschlammTage Würzburg
CY - Würzburg, Germany
DA - 03.06.2025
KW - Klärschlamm
KW - Phosphorrecycling
KW - Recyclingdünger
KW - Rhenaniaphosphat
PY - 2025
AN - OPUS4-63325
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Adam, Christian
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
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
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
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 -