Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwarze Kunststoffe sortenrein trennen

01.06.2016

Schwarze Kunststoffe, wie man sie von Armaturenbrettern kennt, lassen sich bisher nicht werterhaltend recyceln: Aufgrund ihres Absorptionsverhaltens sind sie für die gängigen Analysesysteme schlichtweg unsichtbar. Eine neue Technologie von Fraunhofer-Forschern kann nun schwarze Kunststoffe sortenrein trennen – zu erschwinglichen Preisen.

Nach einem Einkauf im Supermarkt quillt der Mülleimer über vor Plastikabfällen: Saft, Fleisch, Obst und andere Lebensmittel sind in Kunststoff verpackt. Die Mengen sind enorm – allein in Deutschland fallen pro Jahr etwa 5,7 Millionen Tonnen dieses Mülls an. Zwar sammelt der Großteil der Bürger die Verpackungen gewissenhaft in gelben Tonnen. Doch nur etwa 42 Prozent dieser Abfälle ist ein zweites Leben als Windel, Fleece-Pullover, Stofftier und Co. vergönnt.


Die Sortiermaschine mit Fließband, das den kleingeschredderten Plastikmüll transportiert.

© Fraunhofer IOSB

Der Rest wird energetisch verwertet, er landet in Müllverbrennungsanlagen. Dies betrifft vor allem schwarze Kunststoffe, die bislang nicht sortenrein getrennt werden können. Bisherige Sortiersysteme arbeiten nämlich im Nahinfrarot-Bereich, der es generell ermöglicht, Plastik zu klassifizieren.

Was bei den meisten Kunststoffen auch gut funktioniert, läuft bei schwarzen Ausführungen allerdings ins Leere: Der Ruß, der dem Plastik seine dunkle Farbe verleiht, absorbiert einen Großteil des Signals. Das optische System kann daher diese Werkstoffe nicht sehen. Dabei wird es immer wichtiger, auch die dunklen Kunststoffe wiederzuverwerten: Sollen die vereinbarten EU-Grenzwerte beim Recycling von Autos eingehalten werden, führt an der Wiederverwertung schwarzer Kunststoffe kein Weg vorbei.

Serientaugliches System trennt auch schwarze Kunststoffe

Forscher der Fraunhofer-Institute für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR in Wachtberg, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe und für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS in Sankt Augustin bieten nun eine Lösung für das Problem. »Wir haben erstmals ein bezahlbares Sortiersystem entwickelt, das sowohl schwarze als auch alle anderen farbigen Kunststoffe erkennt – in Echtzeit und in großen Mengen: blackValue«, bestätigt Professor Thomas Längle, Abteilungsleiter am IOSB.

Das Herzstück des Systems ist die Radarkamera. Die Funktionsweise: Der kleingeschredderte Plastikmüll läuft über ein Fließband, an dessen Ende die Kunststoff-Flakes mit einer Geschwindigkeit von zwei bis drei Metern pro Sekunde in weitem Bogen herunterfallen. Durch diesen Strom fallender Flocken schickt die Radarkamera Terahertz-strahlung, die zwischen Infrarotstrahlung und Mikrowellen liegt.

Auf der anderen Seite des Strahls analysiert das System, auf welche Weise die einzelnen Stückchen die Strahlung verändert haben – und analysiert aufgrund der erhaltenen Spektren, um welchen Kunststoff es sich handelt. Binnen 35 Millisekunden fällt die Entscheidung, ob das Teil über einen gezielten Luftstoß aus dem Kunststoffstrom hinauskatapultiert wird oder darin verbleiben darf. Eine Farbkamera liefert zusätzliche Informationen über die Form des Objekts, um die Ausblasdüsen zur richtigen Zeit zu öffnen.

98 bis 99 Prozent sortenrein sortiert – bei erschwinglichem Preis

»Je höher die Frequenz, mit der solche Kameras arbeiten, desto genauer messen sie – allerdings steigt mit der Genauigkeit auch ihr Preis«, beschreibt Dirk Nüßler, Geschäftsfeldsprecher Produktion am FHR, die Herausforderung. »Radar oder THz- Zeilenkameras, die beispielsweise bei einer Bandgeschwindigkeit von drei Metern pro Sekunde – knapp 10 km/h – messen sollen, können schnell bis zu eine Millionen Euro kosten. Das ist unerschwinglich für Recyclinghöfe.

Wir haben daher einen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Erschwinglichkeit gesucht.« Ausgeklügelte Algorithmen des IAIS helfen dabei, diesen Spagat zu meistern; sie erkennen auch kleinste Unterschiede in den Spektren. Und da sie selbstlernend sind, arbeiten sie im Laufe der Zeit immer präziser. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Kamera, die bei 90 Gigahertz funktioniert, schafft die geforderte Sortenreinheit von 98 bis 99 Prozent und ist mit einem Preis in der Größenordnung einer Hyperspektralkamera vergleichsweise ein Schnäppchen.

Die Anwendungen der Terahertz-Kamera beschränken sich keineswegs aufs Recycling. »Unsere Entwicklung ist eine Schlüsseltechnologie, die sich für zahlreiche Anwendungen anbietet – sei es fürs Stahlwalzen oder die Lebensmittelherstellung.« Um die Kamera an unterschiedliche Anforderungen anpassen zu können, haben die Forscher sie modular aufgebaut.

So lassen sich beispielsweise verschiedene Frequenzerweiterungen ähnlich wie Objektive aufstecken: Momentan sind Erweiterungen für 120 und 240 Gigahertz in Arbeit. Anfang 2017 soll die Kamera Recyclinghöfen zur Verfügung stehen und Ende 2017 auf den Markt kommen. Auf der Weltkonferenz für Zerstörungsfreies Prüfen WCNDT vom 13. bis 17. Juni 2016 in München (Stand BO B88) stellen die Forscher einen transportablen Bandsortierer mitsamt der Kamera vor.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/Juni/schwarze-kunsts...

M. Sc. Hanne Bendel | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flügel die sich verformen: Mit Morphing Technologien zur Luftfahrt der Zukunft
22.07.2020 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

nachricht Fraunhofer ISE entwickelt mit Partnern neuartige Hochdurchsatz-Anlage für funktionalen Druck
17.07.2020 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lastenfahrräder: Leichtbaupotenziale erkennen und nutzen

Lastenräder sind »hipp« und ein Symbol für klimafreundliche Mobilität, tagtäglich begegnen wir ihnen. Straßen und Radwege müssen an diese neue Fahrzeugkategorie angepasst werden. Aber nicht nur die Infrastruktur kann optimiert werden, Lastenräder selbst bieten noch reichlich Potenzial. Im neu gestarteten Projekt »LastenLeichtBauFahrrad« (L-LBF) suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF zusätzliche Leichtbaupotenziale dieser urbanen Vehikel. Über die Fortschritte des Projekts informiert eine eigene Webseite unter www.lbf.fraunhofer.de/L-LBF 

Form und Design von Lastenfahrrädern variieren von schnittig schick bis kastig oder tonnig. Sie stellen das neue Statussymbol der »mittleren Generation« dar....

Im Focus: AI & single-cell genomics

New software predicts cell fate

Traditional single-cell sequencing methods help to reveal insights about cellular differences and functions - but they do this with static snapshots only...

Im Focus: Künstliche Intelligenz & Einzelzellgenomik: Neue Software sagt das Schicksal einer Zelle vorher

Die Erforschung der Zelldynamik ermöglicht einen tieferen Einblick in die Entstehung und Entwicklung von Zellen sowie ein besseres Verständnis von Krankheitsverläufen. Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der Technischen Universität München (TUM) haben „scVelo“ entwickelt – eine auf maschinellem Lernen basierende Methode und Open-Source-Software, welche die Dynamik der Genaktivität in einzelnen Zellen prognostizieren kann. Damit können die Forscher den künftigen Zustand einzelner Zellen vorhersagen.

Herkömmliche Verfahren für die Einzelzellsequenzierung erlauben es, Erkenntnisse über Unterschiede und Funktionen auf zellulärer Ebene zu gewinnen - allerdings...

Im Focus: Perseiden: Die Sternschnuppen-Sommernächte im August

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg -In diesem Jahr wird der Sternschnuppenstrom der Perseiden am Vormittag des 12. August seinen Höhepunkt erreichen. In den Nächten vom 11. auf den 12. und vom 12. auf den 13. August geht der Mond nach Mitternacht auf, so dass die späten Abendstunden nicht vom Mondlicht aufgehellt werden - ideal um nach den Perseiden Ausschau zu halten. Man blickt dazu in Richtung Osten, wo das Sternbild Perseus aufgeht, nach dem diese Sternschnuppen benannt wurden.

Der Hochsommer ist die Zeit der Sternschnuppen: Schon ab Mitte bis Ende Juli tauchen die ersten Sternschnuppen der Perseiden am Himmel auf, die aus dem dem...

Im Focus: Mit dem Lego-Prinzip gegen das Virus

HZDR-Wissenschaftler*innen erhalten millionenschwere Förderung für Corona-Forschung

Um die Corona-Pandemie zu bewältigen, stattet der Freistaat Sachsen ein Forschungsteam um Prof. Michael Bachmann vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

Städte als zukünftige Orte der Nahrungsmittelproduktion?

29.07.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

„Science“-Artikel: Bruchstelle verlangsamt Blutzucker-Stoffwechsel

04.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Fraunhofer IPT und Partner setzen Standards für Augmented-Reality-Anwendungen in der Produktion

04.08.2020 | Informationstechnologie

Saatguttresor Global Seed Vault startet 100-jähriges Langzeitexperiment mit IPK-Proben

04.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics