Neues Forschungsprojekt: Hausmüll schnell und automatisiert direkt beim Verbraucher charakterisieren
18.11.2019
© Manfred Richter, Pixabay
Haushalts- bzw. Siedlungsabfälle stellen für das Recycling eine besondere Herausforderung dar, da sie einen stark variierenden Materialmix enthalten. Dies reicht von Küchenabfällen, über Kunststoffverpackungen und Papier bis hin zu Glas oder Textilien. Um die Vorsortierung zu erleichtern, setzen viele Länder daher auf selektive Sammelsysteme. Dieser Ansatz birgt jedoch auch Nachteile: So ist für den Verbraucher nicht immer ersichtlich, welcher Abfallstoff in welchen Sammelbehälter gehört und daraus resultierende Fehlwürfe erschweren eine anschließende automatisierte Sortierung und letztlich ein hochwertiges Recycling der enthaltenen Materialien.
Gemeinsam mit dem Umweltberatungsunternehmen envitec-k startet die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS daher ein Projekt, um ein neuartiges Sammelsystem zu entwickeln. Das Automatische Hausabfall-Sammel- und Vorsortier-System (Automatic Waste Collecting & Pre-Sorting System, AWCPSS) zielt auf eine Klassifizierung und Sortierung von Abfällen direkt in den Wohngebieten ab. Das System analysiert den Inhalt eines eingeworfenen Abfallbeutels und meldet das Ergebnis direkt an den Benutzer. So können Fehlwürfe oder eine zu hohe Kontamination mit anderen Abfallgruppen oder Störstoffen effizient direkt vor Ort korrigiert werden. Das System kommuniziert per App mit dem Verbraucher, was eine intuitive und bequeme Nutzung ermöglicht. Auch eine nachgeschaltete Vorsortierung in verschiedenen Fraktionen ist mit dem System möglich.
Innerhalb des Projekts wird ein erster Prototyp des AWCPSS entwickelt. Dazu untersuchen die Forscher des Fraunhofer IWKS verschiedene Möglichkeiten der Schnellcharakterisierung von vier verschiedenen Haushaltsabfallgruppen. Insbesondere werden dabei im ersten Schritt Wet Waste (Küchenabfälle) und Dry Waste (recyclingfähige Abfallstoffe) untersucht. Später sollen die weiteren Abfallgruppen analysiert werden.
„Ein solch umfassendes Vorsortierungssystem direkt nach Abfalleinwurf gibt es bisher noch nicht. Zur Erstellung eines Demonstrators definieren wir zunächst verschiedene Anforderungen wie mögliche Zusammensetzung des Abfalls, Gestalt des Abfallbeutels sowie Definition von Toleranzgrenzen und Störstoffen“, erläutert Dr. Sven Grieger, Projektleiter des Vorhabens am Fraunhofer IWKS. Dazu entwickeln die Wissenschaftler geeignete sensorbasierte Methoden zur Detektion. Die Ergebnisse werden dann geeignet kombiniert und zur Entwicklung des Demonstrators genutzt.
Der Bedarf für intelligente Sammel- und Sortiersysteme ist groß. „Besonders aufstrebende Industrienationen wie China sind bestrebt, ihre Müllverwertung und Recyclingquoten zu verbessern. Haushaltsabfälle zu sortieren ist sehr kostenintensiv. Der Vorteil des AWCPSS ist, dass direkt am Beginn der Prozesskette angesetzt wird. Dies erzeugt eine höhere Qualität der Fraktionen, was wiederum für eine bessere Sortierung sorgt und so langfristig zu einer erheblichen Kostenersparnis führt“, ergänzt Tamim Kazem, Managing Director der envitec-k UG.
Für Verbraucher wie auch Entsorgungsunternehmen entsteht durch das System eine klassische Win-Win-Situation: Die Sortierung und Sammlung wird komfortabler und die derzeit erforderliche, aufwendige manuelle Nachsortierung entfällt, wodurch die Kosten für die Entsorgung von Haushaltabfällen sinken. Nicht zuletzt trägt dies dazu bei, die Umweltbelastungen durch Haushaltsmüll weiter zu reduzieren, indem der Anteil für eine stoffliche Verwertung einschließlich der Behandlung von Bioabfällen gesteigert wird.
„Es gibt noch sehr viele Möglichkeiten, das System zu erweitern. In Zukunft könnten beispielsweise über ein Bonusprogramm oder direkte Kostenerstattung so auch Anreize für die Verbraucher geschaffen werden, weniger Müll zu produzieren und diesen in reineren Fraktionen zu entsorgen“, so Tamim Kazem.
Die erste Phase des Projekts soll nach vier Monaten abgeschlossen sein, weitere sind bereits in Planung. So werden anschließend Untersuchungen zur Charakterisierung der übrigen Haushaltsabfallgruppen erfolgen, wobei auch spezifische Stör- und Gefahrstoffe (z.B. Altmedikamente, Batterien) zu identifizieren sind.
Weiterer Forschungsbedarf liegt hier insbesondere im Bereich der Entwicklung adaptierter Analytik mit hoher Erfassungs-Zuverlässigkeit sowie deren Kombination zu kosteneffizienten Sortiersystemen für dieses Anwendungsfeld.
Es wird erwartet, dass die Einführung des Automatischen Hausabfall-Sammel- und Vor-sortier-Systems (Automatic Waste Collecting & Pre-Sorting System, AWCPSS) in ersten Wohneinheiten in Shanghai einen „Showcase“ für die Verbreitung in der Region darstellt und eine positive Auswirkung in Bezug auf weitere Märkte und Regionen erzielt.
