Waste4Future: Aus Abfall werden grüne Moleküle für die Chemie

Kurzbeschreibung des Projekts

Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz beim Einsatz von Kunststoffen beziehungsweise die Transformation zu einer Chemie 4.0 - darum geht es bei Waste4Future. In dem Projekt werden neue Möglichkeiten für Recycling geschaffen, um aus Kunststoffabfällen hochwertige Ausgangsstoffe zu gewinnen.

Projektziele

Die entstehenden Lösungen sollen es ermöglichen, den im Kunststoff enthaltenen Kohlenstoff im Kreislauf zu führen. Statt in Form von CO₂ zur globalen Erwärmung beizutragen oder als Plastikmüll die Umwelt zu belasten, steht er als »grüne« Ressource für die Chemieindustrie bereit. »Waste4Future« bahnt somit den Weg für eine Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft, in der aus Kunststoffabfällen wertvolle neue Basismoleküle gewonnen und Emissionen weitgehend vermieden werden: Der Abfall von heute wird zur Ressource von morgen und reduziert somit zugleich die Abhängigkeit der Industrie von importierten primären Kohlenstoffressourcen wie Erdöl und Erdgas.

Das Projekt verfolgt in drei Teilprojekten folgende Ziele:

• Entwicklung eines ganzheitlichen, entropiebasierten Bewertungsmodells, das die bis dato prozessgeführte Recyclingkette zu einer stoffgeführten Kette reorganisiert. Das Maß der Unordnung eines Systems (Entropie) soll also mittels neuer Sensoren erfasst werden. Aus einem großen, stark ungeordneten Gesamtstrom entstehen durch neue Sortierverfahren einzelne Teilströme, die weniger ungeordnet sind. Passend zu deren Zusammensetzung wird anhand des Modells entschieden, welcher Weg des Recyclings für diese spezifische Abfallmenge der technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvollste ist.
• Entwicklung neuer Lösungen für das werkstoffliche Recycling (mechanisches Recyceln, lösungsmittelbasierte Aufreinigung und Fraktionierung)
• Entwicklung neuer Lösungen für das chemische Recycling (Solvolyse, Pyrolyse und Gasifizierung)

Zu den Inhalten des Leitprojekts gehört auch die ökonomische Bewertung einer neuen Recyclingprozesskette.

Beitrag des Fraunhofer IOSB

Im Bereich Inspektion und Sichtprüfung entwickelt das Fraunhofer IOSB seit 20 Jahren Systeme und Anlagen im Bereich der optischen Schüttgutsortierung für unterschiedliche Aufgabenstellungen aus der Industrie, z. B. zur Sortierung getrockneter Lebensmittel, hitzebeständiger und bleihaltiger Gläser, Kunststoff- und Kautschukgranulate sowie Mineralien. Die Grundlage hierfür bildet die Entwicklung optimierter Materialzuführungskomponenten, die Auswahl optimaler Sensorlösungen für die Bildgewinnung in unterschiedlichen Spektralbereichen und die Entwicklung hardwareunterstützter Echtzeit-Algorithmen zur Bildverarbeitung und -auswertung. Ein Schwerpunkt der Forschung liegt hierbei auf unzureichend oder ungelösten Sortierfragestellungen.

Die während der Inspektion, Sortierung und anderer Prozessschritte anfallenden Daten werden auf digitale Zwillinge für die verarbeiteten Materialien und die dabei ausgeführten Prozesse abgebildet. Dies ermöglicht es, für eine zum Recycling anstehende Wertstofffraktion einen optimalen Verwertungspfad zu ermitteln und dabei auf eine stetig wachsende Datenbasis zurückzugreifen. Realisiert werden die digitalen Zwillinge von Materialien und Prozessen mit dem FA³ST Service. Der FA³ST Service des Fraunhofer IOSB implementiert die Spezifikation der Verwaltungsschale, die von der Plattform Industrie 4.0 veröffentlicht und gepflegt wird.