Verschiedene Phosphor-Düngemittel
Quelle: BAM, Fachbereich Schadstofftransfer und Umwelttechnologien und Fachbereich Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung
Phosphor (P) ist essenziell für alle Lebewesen und wird daher für unsere Ernährung benötigt. In der Landwirtschaft wird den Feldern P durch die Ernte entzogen und daher muss zur kontinuierlichen Bewirtschaftung nachgedüngt werden. Hauptsächlich werden dafür mineralische Düngemittel auf der Basis von Rohphosphat verwendet. Jedoch sind Rohphosphat-basierende P-Düngemittel oft mit Uran (U) und Thorium (Th) kontaminiert, was ein Risiko für die Umwelt und die menschliche Gesundheit darstellt. Die Rückgewinnung von P aus Klärschlammasche (KSA) ist eine Option zur Reduzierung dieses Problems. KSA hat großes Potenzial zur P-Rückgewinnung und beinhaltet deutlich weniger U und Th als Rohphosphat. Zusätzlich zum Gesamtgehalt an U und Th in P-Düngemitteln ist besonders deren Mobilität und Bioverfügbarkeit von Interesse, welche vom Oxidationszustand und der chemischen Bindung der U und Th Verbindungen abhängt. Daher wurde die chemische Bindung von U und Th in verschiedenen P-Düngemitteln mittels Röntgen-Absorption-Nahkanten-Struktur Spektroskopie untersucht. Diese Untersuchungen zeigten, dass Rohphosphat und Klärschlamm basierte P-Düngemittel hauptsächlich U(IV)-Verbindungen enthalten, die eine geringe Bioverfügbarkeit aufweisen. Im Gegensatz dazu wurde bei Superphosphat-Düngemitteln, die durch die Behandlung von Rohphosphat mit Säuren hergestellt werden, eine Oxidation zu U(VI)-Verbindungen nachgewiesen, welche eine deutlich höhere Bioverfügbarkeit haben. Hingegen beinhalten alle analysierten P-Düngemittel Th-Verbindungen in Form von Phosphaten oder Oxiden, mit einer sehr geringen Bioverfügbarkeit.
Uranium and thorium species in phosphate rock and sewage sludge ash based phosphorus fertilizers
Christian Vogel, Marie Hoffmann, Mareike Taube, O. Krüger, R. Baran, Christian Adam
erschienen im Journal of Hazardous Materials, Vol. 382, pages 121100, 2020