Kläranlage als Kraftwerk: Klärschlamm-Co-Verbrennung

Klärschlamm ist für viele Kommunen ein teures Entsorgungsproblem. Doch er ist auch ein Energieträger: Getrocknet besitzt er einen Heizwert, der an Braunkohle heranreicht. Die Idee, diesen Schlamm in bestehenden Kraftwerken mitzuverbrennen, ist nicht neu – aber eine aktuelle Studie aus China zeigt, wie groß das Potenzial wirklich ist. Über 3.700 Kläranlagen könnten dort monatlich stabil Kohle ersetzen, das Schlammvolumen um fast 80 Prozent sinken und jährlich rund 15 Millionen Tonnen CO₂ eingespart werden. Für Deutschland stellt sich die Frage, wie viel davon übertragbar ist – und wo die Grenzen liegen.

Warum Klärschlamm ein Energieträger ist

Klärschlamm besteht zu einem großen Teil aus organischer Substanz – den Resten der Mikroorganismen, die das Abwasser reinigen. Nach der mechanischen Entwässerung hat er einen Trockensubstanzgehalt von etwa 20 bis 25 Prozent. Der untere Heizwert liegt dann bei 2,5 bis 4,5 MJ pro Kilogramm Nassgut. Entscheidend ist der Trocknungsschritt: Wird der Schlamm auf 85 bis 92 Prozent Trockensubstanz getrocknet, steigt der Heizwert auf 10 bis 13 MJ pro Kilogramm Trockensubstanz – das entspricht in etwa dem Energiegehalt von Braunkohle.

Der Haken ist die Trocknung selbst. Wasser zu verdampfen kostet Energie: rund 2,8 bis 3,6 MJ pro Kilogramm verdampftes Wasser. Wer den Schlamm von 25 auf 90 Prozent Trockensubstanz bringt, muss pro Kilogramm Trockensubstanz etwa 7 bis 9 MJ aufwenden. Ohne Abwärme aus einem benachbarten Kraftwerk oder Blockheizkraftwerk wird die energetische Bilanz schnell neutral oder sogar negativ. Mit Abwärmenutzung dagegen wird die Co-Verbrennung wirtschaftlich attraktiv.

Die chinesische Studie: Zahlen, die beeindrucken

Eine 2026 in Nature Water veröffentlichte Studie hat das Potenzial der Co-Verbrennung systematisch untersucht. Die Forscher bauten eine hochauflösende Datenbank mit 5.218 kommunalen Kläranlagen und 1.990 thermischen Kraftwerken in China auf und entwickelten einen monatlichen Allokationsrahmen, der Angebot und Nachfrage von Schlamm und Verbrennungskapazität abgleicht.

Die Ergebnisse sind bemerkenswert:

• 3.735 Kläranlagen (rund 87 Prozent der Kapazität) können monatlich stabil Kohle ersetzen – über 421 qualifizierte Kraftwerke.
• Das Schlammvolumen sinkt um 79 Prozent (95-%-Konfidenzintervall 55–88 Prozent).
• Es werden 15,25 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalent pro Jahr vermieden – das entspricht 50 Prozent der Emissionen der beteiligten Kläranlagen.
• Der mediane Zusatzgewinn liegt bei 369 Mio. CNY pro Jahr (umgerechnet rund 45–50 Mio. Euro).
• Steigende Brennstoffpreise verstärken die Vorteile: Umweltnutzen +11 Prozent, wirtschaftlicher Nutzen +135 Prozent.

Das Netzwerk bleibt auch bei einem schrumpfenden Kohlesektor langfristig stabil, weil sich die Zahl der kooperierenden Kraftwerke um 35 bis 67 Prozent ausweitet.

Deutschland: Monoverbrennung statt Co-Verbrennung

In Deutschland sieht die Lage anders aus. Rund 1,75 Mio. Tonnen Klärschlamm-Trockensubstanz fallen pro Jahr an. Davon werden etwa 35 Prozent verbrannt, 48 Prozent landwirtschaftlich verwertet. Es gibt 28 dedizierte Monoverbrennungsanlagen mit rund 280.000 Tonnen Trockensubstanz pro Jahr sowie Co-Verbrennung in einigen Kohlekraftwerken und Müllverbrennungsanlagen.

Der entscheidende Unterschied zu China ist die Phosphor-Rückgewinnungspflicht. Ab 2029 müssen Anlagen über 50.000 Einwohnerwerte mindestens 80 Prozent des Phosphors aus Klärschlamm oder Klärschlammasche zurückgewinnen. Phosphor ist ein kritischer Rohstoff – und er lässt sich nur wirtschaftlich aus Monoverbrennungsasche gewinnen, wo er auf 7 bis 12 Prozent P₂O₅ konzentriert ist. Bei der Co-Verbrennung mit Kohle wird der Phosphor auf unter 3 Prozent verdünnt, was das Recycling unwirtschaftlich macht.

Deshalb ist in Deutschland die Monoverbrennung mit nachgeschalteter Phosphor-Gewinnung oft die robustere Route – auch wenn die Co-Verbrennung kurzfristig günstiger erscheint (60 bis 120 Euro pro Tonne Trockensubstanz gegenüber 250 bis 380 Euro bei der Monoverbrennung).

Wirtschaftlichkeit: Wo das Geld liegt

Die Co-Verbrennung ist nicht nur eine Entsorgungsoption, sondern kann zur Einnahmequelle werden:

• Stromerlöse: Bei 120 Euro pro MWh und rund 0,9 MWh pro Tonne Trockensubstanz ergeben sich etwa 108 Euro pro Tonne.
• CO₂-Vermeidung: Bei einem CO₂-Preis von 85 Euro pro Tonne und einer Substitution von Steinkohle (rund 0,9 Tonnen CO₂ pro Tonne Schlamm) entstehen 70 bis 80 Euro pro Tonne.
• Kapazitätsdefizit: In Deutschland fehlen rund 400.000 Tonnen Trockensubstanz an Verbrennungskapazität – eine Marktlücke für Investoren und Planer.

Skaliert man die chinesischen Zahlen auf deutsche Mengen, ergibt sich ein theoretisches CO₂-Erlöspotenzial von 120 bis 150 Mio. Euro pro Jahr – abzüglich Logistik und Trocknungskosten.

Die Hürden: Logistik, Schadstoffe, Akzeptanz

So attraktiv das Konzept klingt, so real sind die Hindernisse:

• Logistik: Klärschlamm ist hygroskopisch und geruchsintensiv. Der Transport über mehr als 50 Kilometer kostet 25 bis 45 Euro pro Tonne.
• Trocknung: Ohne Abwärmenutzung ist die energetische Bilanz oft negativ.
• Schadstoffe: Quecksilber, Cadmium, PCB und Dioxine begrenzen den Co-Verbrennungsanteil. Die Grenzwerte der TA Luft (0,03 mg/m³ Quecksilber, 0,1 ng/m³ TE Dioxine) sind streng.
• Akzeptanz: Lokaler Widerstand gegen „Müllverbrennung" in Kohlekraftwerken ist verbreitet. Genehmigungsverfahren dauern 18 bis 36 Monate.

Fazit

Die Kläranlage als Kraftwerk ist mehr als eine Vision. Die chinesische Studie zeigt mit harten Zahlen, dass die Co-Verbrennung von Klärschlamm in Kraftwerken ein skalierbares, CO₂-sparendes und wirtschaftlich tragfähiges Modell ist. Für Deutschland gilt: Die Co-Verbrennung ist dort sinnvoll, wo Abwärme verfügbar ist und die Phosphor-Rückgewinnung nicht gefährdet wird. In vielen Fällen bleibt die Monoverbrennung mit Phosphor-Gewinnung die robustere Route – aber beide Wege verwandeln ein teures Entsorgungsproblem in eine Energie- und Einnahmequelle.