ReVise-UP: Verbesserung der Prozesseffizienz des werkstofflichen Recyclings von Post-Consumer Kunststoff-Verpackungsabfällen durch intelligentes Stoffstrommanagement

Weitergehender Einsatz innovativer Sensortechnologien im mechanischen Kunststoffrecycling

Post-Consumer Verpackungsabfälle stellen mit 3,2 Millionen Tonnen pro Jahr den bedeutsamsten Kunststoffabfallstrom Deutschlands dar. Trotz bisheriger Fortschritte weist das werkstoffliche Kunststoffrecycling noch deutliche Verbesserungspotenziale auf: Im Jahr 2021 konnten nur etwa 27 Ma.-% der Post-Consumer Kunststoffe in Rezyklate umgewandelt werden, nur etwa 12 Ma.-% dienten als Ersatz für Kunststoffneuware. Ein wesentliche Limitierung im Stand der Technik ist eine oft fehlende Transparenz hinsichtlich prozessrelevanter Stoffstromeigenschaften bedingt durch den hohen Aufwand einer manuellen, probenahmebasierten Stoffstromcharakterisierung. "ReVise-UP" verfolgt durch den Einsatz von Inline-Sensortechnik zur automatischen Charakterisierung von Post-Consumer Stoffströmen das Ziel, Sammel- und Rezyklatqualitäten durch genauere Erfassung zu erhöhen, Sortier-, Aufbereitungs- und Kunststoffverarbeitungsprozesse effizient an schwankende Stoffstromcharakteristika anzupassen und eine solide Datenbasis für eine ganzheitliche Bewertung zu schaffen. Präzisere Daten über Stoffströme tragen dazu bei, technische Investitionen gezielter zu lenken und sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile systemisch optimieren zu können.

Steigerung der Transparenz durch sensorbasiertes Qualitäts- und Inputmonitoring

In "ReVise-UP" ist geplant, hierzu ein sensorbasiertes Monitoring an verschiedenen Prozessschritten des Kunststoffrecyclings zu entwickeln. Mittels Nah- und Mittelinfrarot-Spektroskopie in Kombination mit Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz wird darauf abgezielt, eine automatische Inline-Stoffstromcharakterisierung zu ermöglichen. Im Gegensatz zu traditionellen, probenahmebasierten Charakterisierungsmethoden wird hierdurch angestrebt, ein kontinuierliches Monitoring von Vorkonzentraten aus Sortieranlagen zu erreichen. Auf Basis dieser Monitoringdaten soll eine optimierte Sortierung gefördert und letztlich zu einer verbesserten Gesamtqualität der Kunststoffrezyklate beigetragen werden.

Erhöhte Rezyklatausbeuten durch adaptive Prozessparametrierung

Zudem sollen in "ReVise-UP" erste Prototypen von adaptiven Prozessparametrierungen in Sortier-, Aufbereitungs- und Kunststoffverarbeitungsanlagen entwickelt werden. Mit einer verbesserten Prozessbeschickung und adaptiven Parametrierung von Vorkonditionierungsaggregaten wird eine gesteigerte Prozesseffizienz in den Sortieranlagen angestrebt. Darüber hinaus soll das sensorbasierte Stoffstrommonitoring in den Kunststoffaufbereitungsanlagen eine präzisere Additivzugabe und optimierte Feinabstimmung bei der Compoundierung ermöglichen.

Ökologische und ökonomische Optimierung des Gesamtlebenszyklus

Mit Blick auf den Gesamtlebenszyklus wird untersucht, welche Sortier- und Aufbereitungstiefen in Teilprozessen (bspw. sensorbasierte Sortierung) ökologisch und ökonomisch besonders vorteilhaft sind. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Fragestellung, auf welche Weise eine gezielte Abstimmung von Prozessen den Energieverbrauch und die Betriebskosten minimieren können und welchen Einfluss das Produktdesign auf den jeweiligen Prozess hat. Auch wenn technische Möglichkeiten zur Optimierung bestehen, bedeutet dies nicht automatisch, dass sie wirtschaftlich umsetzbar sind. In "ReVise-UP" soll deshalb ein Anreizmodell entwickelt werden, um die möglichen Vorteile der Optimierungsschritte im gesamten Wertschöpfungsprozess zu realisieren.