Fraunhofer-Institut Darmstadt: Am Fraunhofer-Institut in Darmstadt entwickeln Forscher Methoden für das Recyceln von Kunststoff. Dabei geht es darum, verschiedene Arten von Plastik zu erkennen.
Playmobilfiguren mögen die Sortierer gar nicht. Legobausteine wollen sie auch nicht sehen, wenn der Inhalt aus dem Gelben Sack getrennt wird. Beide sind zwar aus Kunststoff, aber eben aus einer anderen Art von Plastik als die Verpackungen, die über den Gelben Sack oder die Gelbe Tonne dem Recycling zugeführt werden. Deshalb stört es die Wiederverwertung von Kunststoff, wenn altes Spielzeug in den Gelben Sack geworfen wird, wie Simon Gölden sagt.
Der Wissenschaftler arbeitet am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit in Darmstadt, wo Kunststoffe und ihre Eigenschaften untersucht werden. Gölden beschäftigt sich derzeit mit Kollegen und Partnern des Instituts mit einem Forschungsprojekt, das den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) beim Sortieren der Verpackungen aus dem Gelben Sack voranbringen soll.
Verschiedene Sorten nicht zusammen einschmelzen
Dabei geht es darum, die verschiedenen Arten von Kunststoff zu unterscheiden, etwa Polyethylen und Polypropylen, um diese Stoffe separat für eine neue Verwendung aufzubereiten. Denn zusammen einschmelzen lassen sich verschiedene Sorten nicht. Beim maschinellen Sortieren kommen verschiedene Sensoren zum Einsatz, wie Gölden erläutert. Die Verpackungen werden auf einem Förderband bewegt.
Eine Thermographie-Kamera misst, wie schnell sich das Material aufheizt und abkühlt. Dabei gibt es charakteristische Unterschiede zwischen den Arten von Plastik. Die Methode hat eine Trefferquote von 80 bis 95 Prozent. An der nächsten Station erkennt ein Röntgenauge Füllstoffe, etwa Farbstoffe und Metallverbindungen.
KI wertet Bilder der Kamera aus
Nach einem Radarsensor wird der Verpackungsmüll unter zwei weiteren Kameras hindurchgezogen. Eine von ihnen nimmt ein Infrarotbild auf, die andere Kamera ein Echtbild in natürlichen Farben wie bei einem Foto. Die Bilder werden von Künstlicher Intelligenz ausgewertet, die gelernt hat, eine Shampooflasche von einem Gefäß für Waschmittel zu unterscheiden. Die Hersteller der Verpackungen verwenden immer das gleiche Material für jeden Typ Flasche, sodass sich anhand des Aussehens die Kunststoffsorte zuordnen lässt.
Beim Tag der offenen Tür im Fraunhofer-Institut am Mittwochnachmittag wird das in einer Ausstellung im Modell vorgeführt. Auf einer Platte kreisen verschiedene leere Verpackungen, eine Colaflasche folgt einer Käsepackung aus durchsichtiger Folie. Zwei Monitore zeigen, was die beiden Kameras aufzeichnen, wenn der Verpackungsmüll unter ihren Linsen durchfährt.
Die Infrarotaufnahme nimmt die Strahlung in einem bestimmten Wellenspektrum auf, die für jede Art von Plastik typisch ist. Auf dem Bildschirm werden die unterschiedlichen Infrarotfrequenzen durch Farben dargestellt, sodass die Flasche auf den ersten Blick anders erscheint als die übrigen Verpackungen.
Bei den Echtbildern kommt Künstliche Intelligenz zum Einsatz, welche die Aufnahmen entschlüsselt. Vorbereitet wird die KI darauf mit "deep learning" mithilfe neuronaler Netze. Die Software erkennt die unterschiedlichen Verpackungen an ihrer Form oder an einem Label und richtet sich dabei nach Erfahrungswerten. Diese Methode arbeitet noch nicht so exakt wie die Infrarotmessung.
"Maßgeschneidert" für jeden Zweck
Für den nächsten Schritt der Wiederverwertung nach der Trennung der Materialien prüfen die Wissenschaftler des Instituts dessen Eigenschaften, zum Beispiel die Haltbarkeit, wie Abteilungsleiter Roland Klein erläutert. Nach seinen Worten müssen dem Plastik Zusatzstoffe zugesetzt werden, zum Beispiel Stabilisatoren, bevor aus dem gewonnenen Kunststoff ein neuer Gegenstand oder eine neue Verpackung hergestellt wird.
Die Forscher arbeiten daran, für jeden Zweck "maßgeschneidert" die richtigen Additive, Zusatzstoffe, zu finden. Deren Zugabe richtet sich etwa danach, ob der Kunststoff nach dem Recycling langlebig oder kurzlebig wie bei einer Verpackung eingesetzt wird. Danach richtet sich Menge und Wirkung des Stabilisators.
Andere Additive dienen dem Schutz vor Feuer, sie machen das Plastik schwer entflammbar, wie Klein erläutert. Zusatzstoffe sind auch nötig zum Schutz vor ultraviolettem Licht, nämlich dann, wenn aus dem recycelten Kunststoff eine Parkbank werden soll. © Frankfurter Allgemeine Zeitung
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