Recyclingindustrie

POWERSORT 200

Das auf Laserspektroskopie basierende Sortiersystem trennt bisher nicht separierbare Kunststoffe mit höchster Präzision und Geschwindigkeit. Es ermöglicht so die nachhaltige Rückgewinnung wichtiger Rohstoffe.

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Kunststoffrecycling - Möglichkeiten und Perspektiven

Kunststoff ist heute allgegenwärtig, als PET-Flasche, als Gehäuse elektronischer und anderer Geräte, im Innenbereich von Fahrzeugen, als Lebensmittelverpackung und in vielen anderen Bereichen. Er entsteht aus wertvollen Rohstoffen wie Öl oder Erdgas. Für ein Kilogramm Polyethylenterephtalat (PET) braucht man beispielsweise 1,9 Kilogramm Rohöl und reichlich Energie. Doch die Ressourcen sind begrenzt, und was liegt näher, als Kunststoffe fachgerecht zu recyceln? Auf diese Weise sorgt man nicht nur für Ressourceneffizienz, auch riesige Müllberge lassen sich vermeiden.

Saubere Materialtrennung

Problematisch ist allerdings die saubere Trennung der einzelnen Materialien, denn gemischte Kunststoff-Recyclingströme enthalten nicht nur Wertstoffe, sondern häufig auch Fremdkunststoffe, Kunststoffe mit Chlor- oder Schwermetallverbindungen sowie Kontaminanten und Additive. Mit visuellen, kamerabasierten oder anderen herkömmlichen Methoden lassen sich viele dieser beim Recycling unerwünschten Fremdstoffe nicht oder nur eingeschränkt identifizieren, denn häufig sind sie weder farblich noch über andere gängige Parameter zu unterscheiden. Auch geringe Partikelgrößen stellen herkömmliche Sortiersysteme oft vor Probleme. Verbleibt ein zu hoher Fremdstoffanteil im recycelten Material, gilt dieses als minderwertig und kann nur eingeschränkt weiterverwendet werden.

Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie mit Powersort 200

© Deutscher Zukunftspreis

Powersort 200 setzt dort an, wo visuelle oder andere etablierte Systeme und Detektionsverfahren an ihre Grenzen stoßen. Das System nutzt ein auf Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie basierendes, hocheffizientes und genaues Detektionsverfahren: Es identifiziert das Gutmaterial in einem Kunststoff-Flake- oder Granulatstrom anhand seines spezifischen optoelektronischen Spektrums und trennt es in nur einem Verfahrensschritt von diversen Fremd- und Störstoffen.

Ursprünglich entwickelt wurde das System auf Anregung eines großen Getränkeherstellers mit dem Ziel, 100 Prozent der durch ihn in Umlauf gebrachten PET-Einwegflaschen in einen geschlossenen Recycling-Kreislauf zu bringen und Müllberge zu vermeiden. PET-Recycling in lebensmitteltauglicher Qualität, beispielsweise im Rahmen des Bottle-to-Bottle-Recyclings – mit Powersort 200 ist dies heute schon möglich.

Stärken zeigt das leistungsstarke, effiziente System zudem in anderen Bereichen des Kunststoffrecylings. So gelingt auch die bisher ungelöste Aufgabe dunkle beziehungsweise schwarze Kunststoffgemische, die zum Beispiel im Innenbereich jedes Fahrzeugs stecken, zu trennen.

Herausforderung Elektronikschrott

Elektronikschrottberg

Eine große Herausforderung für die nahe Zukunft ist das Recycling von zerkleinerten Kunststoffabfällen aus Elektronikschrott, zum Beispiel aus Gehäusen von Computern, TV-Geräten oder Haushaltsgeräten. Allein in Deutschland fallen jährlich einige 100.000 Tonnen bei der Verwertung von Elektronik-Altgeräten an. Bisher wird ein Großteil dieser Kunststoffabfälle lediglich thermisch behandelt oder nach Asien exportiert, wo aus den Abfällen unter öko- und humantoxikologisch fragwürdigen Bedingungen minderwertige Kunststoffrecyclate hergestellt werden. Für ein wertorientiertes Recycling müssen die verschiedenen Polymersorten identifiziert und getrennt werden. Außerdem ist es erforderlich, schadstoffhaltige Altkunststoffe abzutrennen, die beispielsweise giftige Flammschutzhemmer enthalten und nicht mehr verwendet werden dürfen. Durch Trennung mittels Laser-Spektroskopie kann Elektronikschrott künftig wieder in neuen Elektrogeräten eingesetzt werden. Abfall wird so zur Ressource.

Präzise Sortierung mit physikalischem "Fingerabdruck"

Powersort 200 identifiziert unterschiedliche Kunststoffe anhand ihres charakteristischen Spektrums, welches einem physikalischen Fingerabdruck entspricht. Das System arbeitet mit einem speziellen Laserspektroskopie-Verfahren und wertet die Stoffströme mittels Spektralanalyse aus. Dabei gelingt es, ein sehr breites Spektrum zu erfassen. Dieses breitbandige und stark differenzierende Spektrum erlaubt eine präzise Stoffbestimmung und damit die Unterscheidung zwischen Gut- und Fremdstoffen. Prinzipiell lassen sich so zahlreiche Stoffströme detektieren und trennen.

Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie

Powersort 200 arbeitet mit Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie und erreicht eine Sortierkapazität von 2,4 bis 3 Tonnen pro Stunde, abhängig von der Stoffdichte. Dank des multispektralen, lichtstarken optischen Aufbaus sowie einer enorm hohen Signalverarbeitungsgeschwindigkeit mit leistungsstarken Signalprozessoren werden pro Sekunde bis zu eine Million Spektren generiert und ausgewertet. Mithilfe dieser hohen Auflösung lassen sich selbst winzige Partikel von bis zu einem Quadratmillimeter noch analysieren und sortieren.

Hohe Sortiereffizienz

© Deutscher Zukunftspreis/Foto Ansgar Pudenz

Wird ein Partikel im Strom als Fremdstoff identifiziert, sorgt eine Vielzahl von Überschalldüsen für die Entfernung aus dem Gutstrom. Der Weg zwischen Messfeld und Ausblasmechanismus ist dabei extrem kurz und führt zusammen mit der Möglichkeit, Detektionsschwellen und Ausblaseinheit stoffspezifisch einzustellen, zu einer sehr niedrigen Fehlausschussrate. Mit Powersort 200 ist je nach Fremdstoff eine Ausleitung von über 98 Prozent möglich, bei minimalem Verlust von Gutmaterial.

PET in Lebensmittelqualität

© Deutscher Zukunftspreis/Foto Ansgar Pudenz

Mit Fremdstoffen belastete Kunststoff-Recyclate können bei der Folgeverarbeitung zu erheblichen Problemen und Qualitätseinbußen führen. Im Bereich PET-Recycling sind beispielsweise PVC, Nylon, Silikon, PET mit TiO2, PLA, PC, Leim / Salz oder Papier sowie Flakes mit Barrierestoffen (etwa Scavenger, Blends oder Multilayer) typische Fremdstoffe, die visuell nicht ohne Weiteres vom Gutstoff PET zu unterscheiden sind. Sie führen jedoch zu geringerer Transparenz, zu Verfärbungen und schließlich durch Risse oder Einschlüsse zu Qualitätseinbußen bei der Folgeverarbeitung beispielsweise bei der Herstellung neuer PET-Getränkeflaschen.

Powersort 200 detektiert die Fremdstoffe, trennt sie vom Gutstrom und sorgt so für eine hohe Qualität des Recyclats bis hin zur Lebensmitteltauglichkeit. Herkömmliche Detektionssysteme scheitern an dieser Aufgabe, denn transparentes und mit PVC, Nylon oder anderen Soffen kontaminiertes PET lässt sich insbesondere im zerkleinerten Zustand visuell nicht oder nur schwer von reinem PET unterscheiden. Erst in der weiteren Verarbeitung werden diese Fremdstoffe durch Verfärbungen im Endprodukt sichtbar, insbesondere unter Einfluss von hohen Temperaturen. Schwer zu erkennen sind zum Beispiel auch braune Holz- und Leimreste in braunem PET. Mit Powersort 200 hingegen können die unterschiedlichen Stoffe über ihr spezifisches Spektrum, den physikalischen Fingerabdruck, sauber detektiert und ausgeleitet werden.

High-Speed Laser Polymer Sorting

Das Detektions- und Sortiersystem basiert auf Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie und bewältigt selbst schwierigste Sortieraufgaben. Herkömmliche Sortiersysteme stoßen hier an technische Grenzen.

Hohe Auflösung:

Powersort 200 erreicht mit bis zu 1 Mio. Spektren pro Sekunde eine um den Faktor 10 höhere Auflösung als herkömmliche Systeme So kann das Detektions- und Sortiersystem selbst kleinste Partikelgrößen erkennen.

Hohe Bandbreite:

Powersort 200 wertet den gesamten Messbereich vom ultravioletten über das sichtbare Licht bis zum Nah-Infrarot-Bereich aus.

Hohe Sortiereffizienz:

Je nach Fremdstoff ist mit Powersort 200 eine Ausleitung von über 98 Prozent möglich, bei minimalem Verlust von Gutmaterial.

Hohe Sortenreinheit:

Powersort 200 liefert ein Endprodukt, das mit hoher Sortenreinheit überzeugt, auch bei farbigen und schwarzen Materialien.

Hohe Qualität:

Das Recyclat besticht mit hoher Qualität und eignet sich für die 100%ige Wiederverwertung im Lebensmittelbereich

Hohe Zukunftssicherheit:

Aufgrund der Positivdetektion kann eine große Bandbreite an Verunreinigungen aussortiert werden, darunter auch viele neue Materialien wie PLA.

Flexibel einsetzbar:

Das System lässt sich zur Qualitätssicherung und Prozessüberwachung in jedem Recyclingprozess einsetzen.

Preisverdächtig:

Das UNISENSOR-Team um Prof. Dr. Gunther Krieg, Dipl.-Ing. Dirk Fey und Dipl.-Ing. Jürgen Bohleber ist mit seinem auf Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie basierenden Kunststoff-Sortiersystem Powersort 200 für den Deutschen Zukunftspreis 2010 nominiert worden.

Messprinzip Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie
Messung kontinuierlich im Prozess; bis zu 1.000.000 Spektren pro Sekunde
Messbare Komponenten Materialarten, Farben,
in den Kunststoff migrierte Kontaminationen
Kapazität bis zu 3 t/h
Flake- / Granulatgröße 2 mm² bis 500 mm²
max. Flake- / Granulatgewicht 0,5 g
Spannungsversorgung 230 V +/- 10 V, 1-phasig
Netzfrequenz 50 Hz / 60 Hz
Absicherung 1 x 32 A
Druckluftversorgung >= 6 bar,
max. 3.000 l/min (abhängig von Produktqualität),
ölfrei, vorgefiltert, max. Parikelgröße
40 µm
Wasserversorgung 1.200 l/h 8-18 °C,
2 bis 6 bar
8kW Kühlerleistung
Umgebungstemperatur 10-40 °C
Leistungsaufnahme < 6 kW
Lärmemission < 80 db(A)
Abmessung (HxBxT) 2.800 x 2.000 x 1.750 mm
Gewicht 1.800 kg

Unsere Leistungen im Einzelnen:

  • Wir beraten und unterstützen Sie bei der Planung und Installation Ihrer Anlage und bieten weltweiten Service.
  • Individuelle Wartungsverträge sichern den reibungslosen Einsatz unserer Anlagen bei maximaler Leistung über den gesamten Lebenszyklus.
  • Die Wartung übernehmen unsere hochqualifizierten Servicemitarbeiter.
  • Online-Remote-Diagnose möglich.
  • Unsere Hotline ist im Rahmen eines Wartungsvertrags an sieben Tagen in der Woche rund um die Uhr für Sie da.
  • Schulungen können vor Ort oder am Standort unseres Unternehmens in Karlsruhe erfolgen.