Lithium-Batterien gehören nicht in den Gelben Sack, landen aber regelmäßig darin. In Sortieranlagen können sie Brände auslösen. Im Forschungsverbund K3I-Cycling ist dafür eine Gegenmaßnahme entstanden: Der DangerSort erkennt solche Batterien und schleust sie aus, bevor etwas passiert. Nach Angaben des beteiligten Fraunhofer-Instituts ist das System in der Sortieranlage für Leichtverpackungen von Lobbe in Iserlohn im Einsatz.
Warum gemischter Verpackungsabfall so schwierig ist
Gemischte Leichtverpackungsabfälle sind als Rohstoffquelle anspruchsvoll. Ihre Zusammensetzung schwankt, Verunreinigungen und unterschiedliche Alterungszustände der Kunststoffe beeinflussen die Qualität dessen, was am Ende als Rezyklat herauskommt. Wer daraus wieder hochwertige Produkte machen will, muss vorher wissen, womit er es zu tun hat.
Ein Teil der Lösung setzt früher an als bisher üblich: Störstoffe sollen bereits auf Artikelebene erkannt und aussortiert werden, also bevor der Abfall zerkleinert wird. Danach lassen sich die Kunststoffe zu Regranulat weiterverarbeiten.
Was das Fraunhofer LBF beisteuert
Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt leitet im Projekt das Arbeitspaket „Recycling und Rezyklatherstellung“. Die Forschenden stellen Rezyklate im Labor- und im Pilotmaßstab her, bewerten deren Materialeigenschaften und entwickeln Additivpakete dafür.
Dazu kommt maschinelles Lernen: Polyolefin-Rezyklate werden nach Alterungszustand und Verunreinigungen klassifiziert und in Qualitätscluster einsortiert. Aus diesen Clustern sollen belastbare Materialqualitätslevel werden, die sich in Normen und in digitale Produktpässe übernehmen lassen. Im Konsortium gab es dazu Workshops über Schnittstellen, Datenqualität und die Weiterentwicklung der DIN SPEC 91446, die die Materialklassifizierung von Kunststoffrezyklaten regelt.
Additive gegen Geruch und schlechte Mischbarkeit
Damit Rezyklate auch für anspruchsvolle Produkte taugen, arbeitet das Institut an Additiven, die Verarbeitbarkeit und Langzeitstabilität verbessern. Zwei Gruppen sind dabei besonders wichtig: geruchsreduzierende Additive und sogenannte Kompatibilisatoren, die dafür sorgen, dass sich unterschiedliche Kunststoffe besser mischen lassen. Ziel ist, Rezyklate trotz enthaltener Fremdpolymere für hochwertige Anwendungen wie Verpackungsfolien nutzbar zu machen. Erprobt werden auch biobasierte Stabilisatoren.
Ein digitaler Zwilling der gesamten Sortierkette
Ein weiteres Ergebnis ist der Artificial Neural Twin, kurz ANT. Er bildet die komplette Kette von der Sammlung bis zum Endabnehmer des Rezyklats ab. Damit lassen sich einzelne Stellschrauben gezielt optimieren, etwa die Reinheit des Materials, kurze Logistikwege oder ein niedriger Preis, und zwar über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg statt nur an einer Stelle. Der ANT zeigt dabei auch, an welchen Punkten Maßnahmen wie die Batteriedetektion oder eine bessere Logistik den Einsatz von Rezyklat tatsächlich erhöhen.
Wer davon etwas hat
Verpackungshersteller, Recycler und Markenartikler bekommen nach Darstellung des Instituts erstmals belastbare Kennwerte, mit denen sie Rezyklate genauer bewerten und auch in Anwendungen einsetzen können, die hohe Anforderungen stellen. Dazu zählen Verpackungen mit Lebensmittelkontakt. Kommunen und Entsorger profitieren vor allem von der Anlagensicherheit und von verlässlicheren Entscheidungsgrundlagen, wenn es darum geht, Recyclingquoten wirtschaftlich zu erfüllen.
Ein Labor von zweien
K3I-Cycling ist eines von zwei Innovationslaboren des KI-Anwendungshubs Kunststoffverpackungen. Das Projekt kümmert sich um Sammlung, Logistik, Sortierung, Trennung und Aufbereitung. Das zweite Labor namens KIOptiPack deckt Material, Design und Produktion ab. Zusammen bilden beide den kompletten Kreislauf einer Kunststoffverpackung ab. Im gesamten Anwendungshub arbeiten mehr als 50 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft mit, an K3I-Cycling selbst sind neben dem Fraunhofer LBF 16 Partner beteiligt. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt.
Wie lange das Projekt läuft, wie hoch die Förderung ausfällt und ab wann der DangerSort über den Standort Iserlohn hinaus in den Regelbetrieb gehen soll, teilt das Institut nicht mit. Fachlicher Ansprechpartner ist Dr. Simon Gölden, erreichbar unter [email protected].
