Anwendungen

TerraNova Energy

Anwendungen

Wir sind Pioniere in der thermischen Behandlung von organischen Abfallstoffen und Schlämmen. Dazu nutzen wir die Plattformtechnologie der Thermo-Druck Hydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC). Die typischen Anwendungen sind:
TerraNova Energy - Abwasser

Abwasser

„Als Pionier im thermischen Aufschluß von Klärschlamm optimieren wir die Klärschlammbehandlung durch Reduktion der Restmengen, weniger Transportkosten, mehr Erzeugung von Faulgas, besserer Energieeffizienz und Rückgewinnung von Phosphor“

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Lösungen

TerraNova®ultra, TerraNova®lysis

TerraNova Energy - Bioabfall

Bioabfall

„Als Pionier im Upgrading von Bioabfall verbessern wir den ökologischen Fußabdruck von Projekten und erzeugen einen klimafreundlichen, speicherbaren Energieträger“

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Lösungen

TerraNova®ultra

TerraNova Energy - Biogas

Biogasanlagen

„Als Pionier in der thermischen Behandlung von Biomasse steigern wir den Ertrag und die Effizienz von Biogasanlagen und führen die Reststoffe einer weiteren, nachhaltigen Nutzung zu“

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Lösungen

TerraNova®ultra, TerraNova®lysis

TerraNova Energy - Düngemittel

Düngemittel

„Als Pionier im thermischen Aufschluß von Biomasse gewinnen wir hochwertige Düngesubstanzen aus biogenen Reststoffen zurück“

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Lösungen

TerraNova®Phosphorrückgewinnung

Abwasser

Bei der Abwasserbehandlung fällt als Nebenprodukt Klärschlamm an. Dieser besteht zu etwa gleichen Teilen aus Fäkalstoffen und Belebtschlamm, der sich während des biologischen Reinigungsprozesses bildet. Im Reinigungsprozess werden die im Abwasser enthaltenen Nährstoffe (Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff) sowie Schadstoffe über den Klärschlamm abgetrennt und abgeführt. Traditionell wurde Klärschlamm auf Deponien entsorgt oder in der Landwirtschaft als Dünger eingesetzt. Mit höheren Umweltstandards wird diese Entsorgung eingeschränkt und muss durch sichere Entsorgungspfade ersetzt werden, die einerseits mit höheren Kosten verbunden sind, andererseits aber eine sinnvolle Verwertung der Ressource Klärschlamm ermöglichen.
TerraNova Energy - Abwasser

Abwasser

Bei der Abwasserbehandlung fällt als Nebenprodukt Klärschlamm an. Dieser besteht zu etwa gleichen Teilen aus Fäkalstoffen und Belebtschlamm, der sich während des biologischen Reinigungsprozesses bildet. Im Reinigungsprozess werden die im Abwasser enthaltenen Nährstoffe (Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff) sowie Schadstoffe über den Klärschlamm abgetrennt und abgeführt. Traditionell wurde Klärschlamm auf Deponien entsorgt oder in der Landwirtschaft als Dünger eingesetzt. Mit höheren Umweltstandards wird diese Entsorgung eingeschränkt und muss durch sichere Entsorgungspfade ersetzt werden, die einerseits mit höheren Kosten verbunden sind, andererseits aber eine sinnvolle Verwertung der Ressource Klärschlamm ermöglichen.
TerraNova Energy - Abwasser

Der Einsatz des TerraNova® Verfahrens bietet bei der Verwertung des Klärschlamms
folgende Vorteile:

Reduktion der Entsorgungsmenge

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Vorteil:

Kosteneinsparungen

Nach der mechanischen Entwässerung, die auf den meisten Kläranlagen den letzten Behandlungsschritt darstellt, verbleibt im Klärschlamm ein hoher Wassergehalt von ca. 80%. Dieses Wasser ist interzellulär gebunden und kann durch übliche mechanische Verfahren nicht mehr entfernt werden. Daraus resultiert ein großes Entsorgungsvolumen, hohe Transportaufwände und bei einer Verbrennung zur sicheren Entsorgung ein hoher Energieeinsatz.

TerraNova®ultra reduziert diese Menge auf nur noch ein Viertel. Das Verfahren ermöglicht einerseits eine energiesparende Abtrennung des bisher gebundenen Klärschlammwassers, andererseits wird auch Kohlenstoff und Stickstoff im Klärschlamm in einer exothermen Reaktion während des Verfahrens abgebaut und abgetrennt, sodass die Restmenge und damit die Entsorgungskosten für die Kläranlagen deutlich reduziert werden.

Die verbleibende TerraNova® Kohle ist selbstgängig brennbar und als regenerativer Brennstoff ideal für die Substitution fossiler Brennstoffe in Zementwerken, Kohlekraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen geeignet.

Innovative Schlammstabilisierung

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Vorteil:

Energieeinsparung, Vermeidung Neubau Faulanlagen

Unter diesen Verfahren versteht man u.a. anaerobe oder aerobe Behandlungsstufen, deren Ziel die Reduktion der biologischen Aktivität des Klärschlamms und der Abbau von Organik ist. Da es sich um biologische Prozesse handelt, sind lange Behandlungszeiten in entsprechend großen Faulanlagen oder ein hoher Energieeinsatz zur Belüftung des Klärschlamms in der Aerob-Stufe erforderlich. Zudem ist der gewünschte Abbau von Organik dort nicht effektiv – es wird weniger als die Hälfte der Organik abgebaut, da die Bakterien innerhalb der Behandlungszeit nur die leicht verwertbare Fraktion umsetzen. Als Folge verbleibt immer noch ein Reststoff, der entsorgt werden muß.

Die TerraNova® Anlagen setzen dagegen fast vollständig die Organik um und stabilisieren diese in Form der TerraNova® Kohle. Damit wird eine wesentlich höhere Umwandlungseffizienz erreicht und es verbleiben keine Reststoffe. Zudem sind die Anlagen kleiner aufgebaut, brauchen wenig Energie und erfordern weniger Aufstellungsfläche. In der Kostenbetrachtung zeigt sich, daß das TerraNova® Verfahren schon bei kleineren Kläranlagen geringere Vollkosten aufweist als Anlagen zur anaeroben Schlammfaulung.

Vollkosten

Erhöhung Faulgasertrag

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Vorteil:

Mehr erneuerbare Energie, besserer Abbau der Organik

Faulgasanlagen für Klärschlamm erzielen durch die Integration einer TerraNova® Anlage wesentliche Ertragssteigerungen. Die Behandlung erfolgt dabei sowohl vor als auch nach der Faulung:

TerraNova®lysis führt eine neuartige, intensive Thermo-Druck Hydrolyse des Eingangsmaterials durch. Dabei wird das Material über einen besonders langen Zeitraum von mehreren Stunden bei Temperaturen von 160-170°C vorbehandelt, um eine effektivere anaerobe Umsetzung in Biogas durch die Bakterien im nachfolgenden Faulprozess zu ermöglichen. Damit wird beispielsweise bei Klärschlamm eine Erhöhung des Biomethanpotentials (BMP) von ca. 35% erzielt – im Vergleich zu anderen Verfahren einer der höchsten Werte.

Die Besonderheit von TerraNova®lysis liegt neben der langen Behandlungsdauer in der Fähigkeit, selbst Material mit sehr hohem Trockensubstanzanteil bis zu 30% zu verarbeiten. Dies ermöglicht kleine, kompakte Anlagen. Der Energieverbrauch des Verfahrens ist durch die integrierte Wärmerückgewinnung, die hohe Konzentration des zu behandelnden Materials und den Verzicht auf Dampf als Wärmeträger sehr gering und liegt bei nur 110 kWh Wärme und 16 kWh elektrischer Energie pro Tonne Input.

Wenn der verbleibende Faulschlamm zudem in einer nachgeschalteten TerraNova®ultra Anlage weiterverarbeitet und das dabei abgetrennte, kohlenstoffreiche Wasser in den Faulbehälter zurückgeführt wird, erhöht sich die Bio-Methan Ausbeute um weitere 15%, da in dem Wasser große Mengen leicht abbaubarer Kohlenstoff enthalten ist.

Mit dieser patentierten Verfahrenskombination wird die Gesamtausbeute an Bio-Methan gegenüber dem heutigen Stand der Technik um bis zu 50% erhöht und die Wirtschaftlichkeit und Umsetzungseffizienz wesentlich verbessert.

Rückgewinnung Phosphor

Das TerraNova® Verfahren zur Phosphorrückgewinnung ermöglicht die direkte Rückgewinnung aus Klärschlamm, ohne dass eine vorherige Trocknung und Verbrennung notwendig sind. Es vereinfacht damit die Prozesskette wesentlich und spart Investitionen und Kosten. Zudem ist der TerraNova® Phosphordünger aufgrund der milden Prozessbedingungen sehr gut pflanzenverfügbar und erreicht die höchste Düngewirkung im Vergleich zu anderen Verfahren.

Versuchsergebnisse

Mit einer Rückgewinnungsquote von ca. 70% ist das patentierte TerraNova® Verfahren das effektivste am Markt verfügbare Verfahren zur direkten Rückgewinnung aus Klärschlamm. Dies wird durch die einzigartig hohe Entwässerungsleistung bei der Abtrennung des Phosphors ermöglicht. Zudem sind die spezifischen Kosten des Verfahrens niedrig.

Das TerraNova® Verfahren erfüllt bereits heute die gesetzlichen Anforderungen der Länder, in denen eine Phosphorrückgewinnung verpflichtend sein wird, wie Deutschland und die Schweiz.

Der TerraNova® Phosphordünger ist als Calcium-Phosphat nach der Deutschen Düngemittelverordnung 1.2.9 Tabelle 6.2.4 zugelassen und entspricht den Vorgaben der Europäischen Düngemittelverordnung 2019/1009 für die Produktgruppe CMC12.

Video TerraNova®ultra für Klärschlamm
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Video TerraNova@lysis für Klärschlamm

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TerraNova Energy - Bioabfall

Bioabfall

Werden organische Abfallstoffe auf Deponien entsorgt, zersetzen sich die Kohlenstoffverbindungen über die Zeit in CO2, das in die Atmosphäre entweicht. Damit geht deren chemische Energie ungenutzt verloren. Es können jedoch durch unzureichende Zufuhr von Sauerstoff während des Zerfallprozesses auch Methan (CH4) und bei Stickstoffüberschuss Lachgas (N2O) entstehen. Methan ist dabei um Faktor 25 und Lachgas sogar um Faktor 300 klimaschädlicher als CO2.

Diese Emissionen werden bei einer Verwertung der organischen Abfallstoffe im TerraNova®ultra Verfahren vollständig vermieden – im Verfahren selbst werden nur ca. 2% des im Eingangsstoff enthaltenen Kohlenstoffs in Form von CO2 durch die exotherme Reaktion in die Atmosphäre abgegeben, der Rest wird in Biokohle und in ein kohlenstoffreiches Filtrat umgesetzt.

 

Bioabfall

TerraNova Energy - Bioabfall

Werden organische Abfallstoffe auf Deponien entsorgt, zersetzen sich die Kohlenstoffverbindungen über die Zeit in CO2, das in die Atmosphäre entweicht. Damit geht deren chemische Energie ungenutzt verloren. Es können jedoch durch unzureichende Zufuhr von Sauerstoff während des Zerfallprozesses auch Methan (CH4) und bei Stickstoffüberschuss Lachgas (N2O) entstehen. Methan ist dabei um Faktor 25 und Lachgas sogar um Faktor 300 klimaschädlicher als CO2.

Diese Emissionen werden bei einer Verwertung der organischen Abfallstoffe im TerraNova®ultra Verfahren vollständig vermieden – im Verfahren selbst werden nur ca. 2% des im Eingangsstoff enthaltenen Kohlenstoffs in Form von CO2 durch die exotherme Reaktion in die Atmosphäre abgegeben, der Rest wird in Biokohle und in ein kohlenstoffreiches Filtrat umgesetzt.

Die Biokohle wird zur klimafreundlichen Substitution fossiler Brennstoffe in Verbrennungsprozessen eingesetzt. Je nach Aschegehalt des Bioabfalls wird ein Brennwert im Bereich von 15 bis 24 MJ/kg erreicht, wodurch die Biokohle z.B. als direkter Ersatz von Braunkohle eingesetzt werden kann. Dadurch werden Emissionen von ca. 2 Tonne CO2 pro Tonne Braunkohle vermieden (alle Angaben wasserfrei).

In Mexico City wird der städtische Bioabfall im TerraNova®ultra Verfahren incl. anschließender Niedrigtemperaturtrocknung in eine Biokohle verwertet, die der klimafreundlichen Energieerzeugung in einem Kohlekraftwerk dient. Die notwendige Prozesswärme wird über eine Pyrolyseanlage bereitgestellt, in der holzige Abfälle sowie Kunststoffe verwertet werden.

Durch das Upgrading durch TerraNova®ultra wird der Flächenverbrauch der Bioabfallentsorgung drastisch reduziert sowie Geruchsbelästigung vermieden. Im Gegensatz zur Kompostierung von Bioabfall entsteht ein homogenisiertes und sterilisiertes Produkt mit positivem Marktwert.

Die Biokohle wird zur klimafreundlichen Substitution fossiler Brennstoffe in Verbrennungsprozessen eingesetzt. Je nach Aschegehalt des Bioabfalls wird ein Brennwert im Bereich von 15 bis 24 MJ/kg erreicht, wodurch die Biokohle z.B. als direkter Ersatz von Braunkohle eingesetzt werden kann. Dadurch werden Emissionen von ca. 2 Tonne CO2 pro Tonne Braunkohle vermieden (alle Angaben wasserfrei).

In Mexico City wird der städtische Bioabfall im TerraNova®ultra Verfahren incl. anschließender Niedrigtemperaturtrocknung in eine Biokohle verwertet, die der klimafreundlichen Energieerzeugung in einem Kohlekraftwerk dient. Die notwendige Prozesswärme wird über eine Pyrolyseanlage bereitgestellt, in der holzige Abfälle sowie Kunststoffe verwertet werden.

Durch das Upgrading durch TerraNova®ultra wird der Flächenverbrauch der Bioabfallentsorgung drastisch reduziert sowie Geruchsbelästigung vermieden. Im Gegensatz zur Kompostierung von Bioabfall entsteht ein homogenisiertes und sterilisiertes Produkt mit positivem Marktwert.

Video TerraNova®ultra für Bioabfall in Mexico City“
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Biogas

Biogasanlagen erzielen durch die Integration einer TerraNova® Anlage wesentliche Ertragssteigerungen. Dabei wird TerraNova®lysis zum thermischen Aufschluß der Eingangsstoffe eingesetzt, wodurch das organische Material leichter abbaubar für die Biogasbakterien im nachfolgenden Prozess wird. Es wird, vereinfacht gesagt, „vorgekocht“.

Im TerraNova®ultra Verfahren werden die Gärreste zu einer Biokohle verarbeitet, wodurch diese in nachfolgenden Verfahren der klimafreundlichen Energieerzeugung dienen.

TerraNova®lysis führt eine neuartige, intensive Thermo-Druck Hydrolyse des Eingangsmaterials durch. Dabei wird das Material über einen besonders langen Zeitraum von mehreren Stunden bei Temperaturen von 160-170°C vorbehandelt, um eine effektivere anaerobe Umsetzung in Biogas durch die Bakterien im nachfolgenden Faulprozess zu ermöglichen. Damit wird beispielsweise bei Klärschlamm eine Erhöhung des Biomethanpotentials (BMP) von ca. 35% erzielt – im Vergleich zu anderen Verfahren einer der höchsten Werte.

TerraNova Energy - Biogas
Die Besonderheit von TerraNova®lysis liegt neben der langen Behandlungsdauer in der Fähigkeit, selbst Material mit sehr hohem Trockensubstanzanteil bis zu 30% zu verarbeiten. Dies ermöglicht kleine, kompakte Anlagen. Der Energieverbrauch des Verfahrens ist durch die integrierte Wärmerückgewinnung, die hohe Konzentration des zu behandelnden Materials und den Verzicht auf Dampf als Wärmeträger sehr gering und liegt bei nur 110 kWh Wärme und 16 kWh elektrischer Energie pro Tonne Input.

Zum Upgrading der Gärreste in eine Biokohle wird das TerraNova®ultra Verfahren eingesetzt und damit einer weiteren Nutzung als klimafreundlicher Energieträger zugeführt. Das im TerraNova®ultra Verfahren abgetrennte Prozesswasser enthält einen hohen Anteil leicht abbaubaren Kohlestoff, der dem Biogasprozess zurückgeführt wird und den Biogasertrag zusätzlich steigert.

Die patentierte Kombination von TerraNova®lysis und TerraNova®ultra erlaubt dadurch eine Steigerung des Biogasertrags von ca. 50% und die Herstellung eines weiter verwertbaren Produkts in Form von Biokohle. Das geschlossene System vermeidet zudem zuverlässig Methan- und Lachgasemissionen, die sonst durch Lagerung oder landwirtschaftlicher Ausbringung der Gärreste entstehen können.

In der Summe wird durch die Integration einer TerraNova® Anlage die Nettoenergieproduktion einer Biogasanlage annähernd verdoppelt und die Klimagasemissionen um 30% gesenkt.1

Düngemittel

Die weltweiten Vorkommen an Rohphosphat gehen zu Neige – die Verfügbarkeit ist nur noch für wenige Jahrzehnte gesichert und ist zudem auf wenige Regionen begrenzt. Die Europäische Union ist beispielsweise vollständig vom Import von Phosphor als Düngemittel für die Landwirtschaft abhängig. Bei der ständig wachsenden Weltbevölkerung stellt dies ein existenzielles Problem dar, da Phosphor als Element für das Leben aller Art unverzichtbar und durch keine Alternative ersetzbar ist, um z.B. Düngemittel herzustellen. Bisher jedoch gehen große Mengen Phosphor durch Auswaschungen von Dünger in die Flüsse und Meere oder durch Verbrennung phosphorhaltiger Abfälle unwiderruflich verloren. Zudem sind die noch verbleibenden Vorkommen zunehmend mit Cadmium und Uran belastet – teilweise werden heute schon Grenzwerte für Düngemittel überschritten.
TerraNova Energy - Düngemittel

Ein großes Potential zur zukünftigen Rückgewinnung von Phosphor bietet Klärschlamm. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Rückgewinnungsverfahren entwickelt, von denen die meisten eine Verbrennung des Klärschlamms in eigens dafür errichteten Monoverbrennungsanlagen erfordern. Die Phosphorrückgewinnung ist dennoch mit keinem der heute verfügbaren Verfahren wirtschaftlich umsetzbar. Die Kosten liegen, je nach Verfahren, zwischen 2,50 EUR und 15 EUR pro kg Phosphor (P).

Das TerraNova® Verfahren kann ohne eine Vorbehandlung des Klärschlamms in einer Monoverbrennungsanlage durchgeführt werden, direkt am Standort der Kläranlage. Die Kosten liegen mit 3,00 EUR bis 4,00 EUR pro kg Phosphor (P) dabei vergleichsweise niedrig.

Im TerraNova® Verfahren wird der Phosphor direkt aus dem entwässerten Klärschlamm gewonnen, ohne Transport und Vorbehandlung in zentralen Monoverbrennungsanlagen. Es vereinfacht damit die Prozesskette wesentlich und spart Investitionen und Kosten. Zudem ist der TerraNova® Phosphordünger aufgrund der milden Prozessbedingungen sehr gut pflanzenverfügbar, schadstoffarm und erreicht die höchste Düngewirkung im Vergleich zu anderen Verfahren.

Versuchsergebnisse

Mit einer Rückgewinnungsquote von 60-70% ist das patentierte TerraNova® Verfahren das effektivste Verfahren zur direkten Rückgewinnung aus Klärschlamm. Dies wird durch die einzigartig hohe Entwässerungsleistung bei der Abtrennung des Phosphors ermöglicht.

  • Rückgewinnungsquote 70% 70%

Der TerraNova® Phosphordünger ist als Calcium-Phosphat nach der Deutschen Düngemittelverordnung 1.2.9 Tabelle 6.2.4 zugelassen und entspricht den Vorgaben der Europäischen Düngemittelverordnung 2019/1009 für die Produktgruppe CMC12.

Neben Phosphor kann auch Stickstoff in Form von Ammoniumsulfat zurückgewonnen werden. Etwa ein Viertel des im Klärschlamm enthaltenen Stickstoffs wird im TerraNova®ultra Verfahren in das abgetrennte Prozesswasser überführt und dort durch eine Stickstoff-Strippung zu einem handelsüblichen Dünger aufkonzentriert.

Es ersetzt damit die klassische Herstellung von Stickstoffdünger über Ammoniak-Synthese im Haber-Bosch Verfahren, dem bis zu 3% des weltweiten Energiebedarfs zugerechnet und für das heute noch Erdgas oder Kohle als Kohlenwasserstofflieferant benötigt wird.

TerraNova® Phosphorrückgewinnung
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Düngemittel

TerraNova Energy - Düngemittel

Die weltweiten Vorkommen an Rohphosphat gehen zu Neige – die Verfügbarkeit ist nur noch für wenige Jahrzehnte gesichert und ist zudem auf wenige Regionen begrenzt. Die Europäische Union ist beispielsweise vollständig vom Import von Phosphor als Düngemittel für die Landwirtschaft abhängig. Bei der ständig wachsenden Weltbevölkerung stellt dies ein existenzielles Problem dar, da Phosphor als Element für das Leben aller Art unverzichtbar und durch keine Alternative ersetzbar ist, um z.B. Düngemittel herzustellen. Bisher jedoch gehen große Mengen Phosphor durch Auswaschungen von Dünger in die Flüsse und Meere oder durch Verbrennung phosphorhaltiger Abfälle unwiderruflich verloren. Zudem sind die noch verbleibenden Vorkommen zunehmend mit Cadmium und Uran belastet – teilweise werden heute schon Grenzwerte für Düngemittel überschritten.

Ein großes Potential zur zukünftigen Rückgewinnung von Phosphor bietet Klärschlamm. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Rückgewinnungsverfahren entwickelt, von denen die meisten eine Verbrennung des Klärschlamms in eigens dafür errichteten Monoverbrennungsanlagen erfordern. Die Phosphorrückgewinnung ist dennoch mit keinem der heute verfügbaren Verfahren wirtschaftlich umsetzbar. Die Kosten liegen, je nach Verfahren, zwischen 2,50 EUR und 15 EUR pro kg Phosphor (P).

Das TerraNova® Verfahren kann ohne eine Vorbehandlung des Klärschlamms in einer Monoverbrennungsanlage durchgeführt werden, direkt am Standort der Kläranlage. Die Kosten liegen mit 3,00 EUR bis 4,00 EUR pro kg Phosphor (P) dabei vergleichsweise niedrig.

Im TerraNova® Verfahren wird der Phosphor direkt aus dem entwässerten Klärschlamm gewonnen, ohne Transport und Vorbehandlung in zentralen Monoverbrennungsanlagen. Es vereinfacht damit die Prozesskette wesentlich und spart Investitionen und Kosten. Zudem ist der TerraNova® Phosphordünger aufgrund der milden Prozessbedingungen sehr gut pflanzenverfügbar, schadstoffarm und erreicht die höchste Düngewirkung im Vergleich zu anderen Verfahren.

Versuchsergebnisse

Mit einer Rückgewinnungsquote von 60-70% ist das patentierte TerraNova® Verfahren das effektivste Verfahren zur direkten Rückgewinnung aus Klärschlamm. Dies wird durch die einzigartig hohe Entwässerungsleistung bei der Abtrennung des Phosphors ermöglicht.

  • Rückgewinnungsquote 70% 70%

Der TerraNova® Phosphordünger ist als Calcium-Phosphat nach der Deutschen Düngemittelverordnung 1.2.9 Tabelle 6.2.4 zugelassen und entspricht den Vorgaben der Europäischen Düngemittelverordnung 2019/1009 für die Produktgruppe CMC12.

Neben Phosphor kann auch Stickstoff in Form von Ammoniumsulfat zurückgewonnen werden. Etwa ein Viertel des im Klärschlamm enthaltenen Stickstoffs wird im TerraNova®ultra Verfahren in das abgetrennte Prozesswasser überführt und dort durch eine Stickstoff-Strippung zu einem handelsüblichen Dünger aufkonzentriert.

Es ersetzt damit die klassische Herstellung von Stickstoffdünger über Ammoniak-Synthese im Haber-Bosch Verfahren, dem bis zu 3% des weltweiten Energiebedarfs zugerechnet und für das heute noch Erdgas oder Kohle als Kohlenwasserstofflieferant benötigt wird.

TerraNova® Phosphorrückgewinnung
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