Identifikation & optische Sortierung von Abfällen im Recycling mit NIR-Messtechnik
Haushaltsabfälle, wie Hausmüll, Sperrmüll, kompostierbare Abfälle und weitere getrennt gesammelte Stoffe (Altpapier, Altglas, Leichtverpackungen aus Kunststoffe, Batterien, Elektroaltgeräte) gelangen über eine industrielle Aufbereitung in den Stoffkreislauf zurück oder werden energetisch verwertet. Der Abfall wird so zu einem wertvollen Rohstoff und eine Belastung der Umwelt wird vermieden. Die folgenden Anwendungen beschreiben die Erkennung bzw. Identifizierung von verschiedenen Materialien im Sortierprozess mit NIR-Messtechnik:
Kunststoffrecycling & Kunststoffsortierung von Haushaltsabfällen
Das NIR-Spektrometer KUSTA1.9MPL-24V und die NIR-Kameras KUSTA1.7MSI und KUSTA1.9MSI in Kombination mit dem Softwaremodul idHwaste
Das analytische Softwaremodul idHwaste ist optimal auf die anfallenden Materialien und die Anforderungen bei der Identifikation und optischen Sortierung von Haushaltsmüll abgestimmt. Es identifiziert neben allen Kunststoffen, aus denen Lebensmittel- verpackungen hergestellt werden, auch häufig vorkommende technische Polymere wie z.B. Polyamid (PA).
Aufgrund der hohen spektralen Auflösung der KUSTA1.9MPL-24V werden auch Kunststoff-Verbunde, wie z.B. PET-Flaschen mit einem Label aus PVC-Folie, zuverlässig erkannt. Dadurch ist diese Anwendung ideal für die Abtrennung von PVC im Bottle-to-Bottle Recycling.
Ist eine hohe Orts- und Zeitauflösung erforderlich, so sind die Multispektralkameras KUSTA1.7MSI und KUSTA1.9MSI für den Anwendungsfall optimal geeignet. Bei Messfrequenzen bis 795 Hz identifiziert sie auch kleine Materialfraktionen bei hohen Fördergeschwindigkeiten noch zuverlässig.
Vergleich LLA NIR-Messtechnik im Kunststoffrecycling
| NIR-Messtechnik | KUSTA1.9MPL-24V | KUSTA1.7MSI | KUSTA1.9MSI |
| Größe der Kunststoffteile | > 20 mm | > 2 mm | > 2 mm |
| Anzahl der Messspuren | 64 | 318 | 192 |
| Messkopf / Beleuchtung | Messkopf PMAmpl |
Beleuchtungseinheit PMAmsi | Beleuchtungseinheit PMAmsi |
| Bandbreite | Bis 2800 mm | Bis 2000 mm* | Bis 2000 mm* |
| RGB Sensor | Integriert | Optional | Optional |
| Optionen | Messkopfsplitting | Umlenkeinheit, Installationsbrücke, RGB-Zeilenkamera |
Umlenkeinheit, Installationsbrücke, RGB-Zeilenkamera |
| Papiersortierung / PVC-Entfrachtung | Ja / Ja |
Ja / Nein |
Ja / Ja |
| Prozessschnittstelle | TCP/IP, UDP, RS232 | TCP/IP, UDP | TCP/IP, UDP |
* Optional sind Doppelkamerasysteme bis 2800 mm Bandbreite möglich.
Technische Daten
| NIR-Messtechnik | KUSTA1.9MPL-24V | KUSTA1.7MSI | KUSTA1.9MSI |
| Aufgabematerial | Wertstoffe des Dualen Systems, Kunststoffe aus dem Hausmüll | ||
| Sortierbreite | 400 – 2800 mm | 800 - 2000 mm* | 800 - 2000 mm* |
| Sortiergeschwindigkeit | Max. 3 m/s | Max. 3 m/s | Max. 3 m/s |
| Fraktionsgröße | > 20 mm | 2 - 20 mm | 2 - 20 mm |
| Kunststoffe | PET, PE, PP, PS, PVC, PA | ||
| Getränkeflaschen | PE-Bottle, PE-Foil | ||
| Fremdstoffe | Papier, Pappe, Kartonagen, Holz, Getränkekartons (TETRA), Textilien | ||
| Mischfraktionen | PET-Flaschen mit PE, PP oder PVC-Label (wichtig bei Bottle-to-Bottle Recycling) | ||
* Optional sind Doppelkamerasysteme bis 2800 mm Bandbreite möglich.
Zusatzmodule für idHwaste
| Sortierstufe | KUSTA1.9MPL-24V | KUSTA1.7MSI | KUSTA1.9MSI |
| HDPE, LDPE | x | x | |
| PET, PETG | x | ||
| Folienerkennung mittels Interferenzen | x | ||
| Farberkennung | x | x | x |
| Papier, Holz | x |
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■ Identifikation und Sortierung von Kunststoffen im Recycling (PDF)
Recycling & Sortierung von Elektronikschrott und technischen Kunststoffen (WEEE)
Das NIR-Spektrometer KUSTA1.9MPL-24V und die NIR-Kameras KUSTA1.7MSI und KUSTA1.9MSI in Kombination mit dem Softwaremodul idEwaste
Das analytische Softwaremodul idEwaste wurde speziell für die Sortierung technischer Kunststoffe entwickelt, die vor allem beim Recycling elektronischer Geräte anfallen (Waste Electrical and Electronic Equipment WEEE). Das Softwaresmodul idEwaste enthält alle technisch relevanten Kunststoffe und Blends und ist optimal für die Aufbereitung der im Elektronikschrott anfallenden Kunststofffraktionen geeignet. Für die Sortierung und Verwertung elektronischer Leiterplatten sollte die idPCB verwendet werden.
Das Identifikationsmodul idEwaste wird in zwei Versionen angeboten:
■ der Standardvariante für KUSTA1.9MPL-24V bei Fraktionsgrößen ab 30 mm und
■ der Hochgeschwindigkeitsvariante idEwaste (Flakes) für KUSTA1.7MSI und KUSTA1.9MSI bei kleineren Fraktionsgrößen. In diesem Fall ermöglicht die hohe Orts- und Zeitauflösung der KUSTAx.xMSI die Sortierung von geschredderten Flakes ≥ 2 mm.
Technische Daten
| KUSTA1.9MPL-24V | KUSTA1.7MSI | KUSTA1.9MSI | |
| Aufgabematerial | Geschredderte Kunststoffgehäuse von Elektro- und Elektronikgeräten (PCs, Monitore, Kleingeräte) |
||
| Sortiermodul | idEwaste | idEwaste (Flakes) | idEwaste (Flakes) |
| Sortierbreite | 400 - 2800 mm | 800 - 2000 mm | 800 - 2000 mm |
| Sortiergeschwindigkeit | Max. 3 m/s (Abhängig von Fraktionsgröße) | Max. 1 - 2,5 m/s (Abhängig von Fraktionsgröße) | Max. 3 m/s (Abhängig von Fraktionsgröße) |
| Fraktionsgröße | > 30 mm | 3 - 30 mm (Abhängig von der Sortierbreite) | |
| Ortsauflösung | = Sortierbreite / 64 | = Sortierbreite / 318 | = Sortierbreite / 192 |
| Kunststoffe | ABS, PS, PA, PBT, PC, PE, PP, PET, PVC, PMMA, PUR, POM | ABS, PS, PA, PC, PE, PP, PET, PVC, PMMA, PUR, POM | |
| Mischkunststoffe (Blends) | PC+ABS, PPE+SB, PVC+ABS | PC+ABS | PC+ABS |
| Flammschutzmittel | ABS+TBBPA, ABS+TBBPAep, PS+TBBPA, PS+TBBPEep | ABS+TBBPA, ABS+TBBPAep | ABS+TBBPA, ABS+TBBPAep, PS+TBBPA |
| Fremdstoffe | Papier/Kartonagen/Holz | ||
Zusatzmodule für idEwaste
| Sortierstufe | KUSTA1.9MPL-24V | KUSTA1.7MSI | KUSTA1.9MSI |
| HDPE, LDPE | x | x | |
| EPDM | x | x | |
| Farberkennung | x | x | x |
| Papier, Holz | x |
Auf Wunsch kann das Identifikationsmodul um kundenspezifische Materialsorten erweitert werden.
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■ Identifikation und Sortierung von Kunststoffen im Recycling (PDF)
Recycling & Sortierung von Elektronikleiterplatten (PCB)
Das NIR-Spektrometer KUSTA1.9MPL-24V und die NIR-Kamera KUSTA1.9MSI in Kombination mit dem Softwaremodul idPCB
Das analytische Softwaremodul idPCB stellt eine Weiterentwicklung der idEwaste für Elektronikschrott (Waste Electrical and Electronic Equipment, WEEE) dar. Das Modul idPCB identifiziert, wie die idEwaste, alle technischen Kunststoffe, die in Unterhaltungs- oder Haushaltselektronik eingesetzt werden. Zusätzlich werden verschiedene Sorten elektronischer Leiterplatten (Printed Circuit Boards, PCB) identifiziert, aus denen im Anschluss an die Sortierung hochwertige Rohstoffe (Edelmetalle) zurückgewonnen werden.
Das Modul ist in zwei Versionen erhältlich:
■ für KUSTA1.9MPL-24V bei Fraktionsgrößen >20mm und
■ für KUSTA1.9MSI bei Fraktionsgrößen 2-20mm.
Technische Daten
| KUSTA1.9MPL | KUSTA1.9MSI | |
| Aufgabematerial | Geschredderte Kunststoffgehäuse und Elektronikleiterplatten aus Elektrogeräten | |
| Sortierbreite | 400 - 2800 mm | 800 - 2000 mm |
| Sortiergeschwindigkeit | Max. 3m/s | Max. 3m/s |
| Fraktionsgröße | > 20 mm | 2 - 20 mm |
Identifikation der folgenden Fraktionen
| Leiterplatten | Phenol- und Epoxidharz-getränkte Leiterplatten |
| Kunststoffe | ABS, PS, PA, PBT, PC, PE, PP, PET, PVC, PMMA, PUR, POM |
| Mischkunststoffe (Blends) | PPE+SB |
| Fremdstoffe | Silikonfolien (z.B. aus Handys, PC-Tastaturen), Melamin-Formaldehyd-Harze (MF) von z.B. speziellen Elektroverteilerkästen, Flüssigkristall-Displays (LCD) |
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■ Identifikation und Sortierung von Kunststoffen im Recycling (PDF)
Recycling & Sortierung von PET-Flakes
Die NIR-Kamera KUSTA1.9MSI in Kombination mit dem Softwaremodul idPET-Flakes
Das analytische Softwaremodul idPET-Flakes wird zum Eliminieren von Störstoffen im Bottle-to-Bottle Recycling von PET Flaschen eingesetzt. Neben allen haushaltsüblichen Kunststoffen identifiziert diese ebenfalls Störstoffe wie PA oder Silikon, wobei letzteres häufig in den Dichtungen der Flaschenverschlüsse enthalten ist. Das Softwaremodul ist optimal auf die hohen Messfrequenzen der KUSTA1.9MSI abgestimmt und identifiziert insbesondere PVC mit der höchsten Empfindlichkeit. So steht nach der Sortierung mit der idPET-Flakes ein weitgehend PVC-freier Wertstoff zur Verfügung.
Technische Daten
| Aufgabematerial | Geschredderte PET-Flaschen (Flakes) |
| Sortierbreite | 1024 mm |
| Sortiergeschwindigkeit | Max. 1- 3 m/s |
| Fraktionsgröße | 3 - 20 mm |
Identifikation der folgenden Fraktionen
| Kunststoffe | PS, PA, PC, PE, PP, PET, PVC, PMMA |
| Mischfraktionen | PET + PVC |
| Fremdstoffe | Dichtungen aus Silikon |
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■ Identifikation und Sortierung von Kunststoffen im Recycling (PDF)
Recycling & Sortierung von Altpapier
Das NIR-Spektrometer KUSTA1.9MPL-24V und die NIR-Kamera KUSTA1.9MSI in Kombination mit dem Softwaremodul idPaper
Altpapier ist ein wichtiger Rohstoff in der Produktion von neuem Papier. Daher müssen papierfremde Bestandteile (Kunststoffe, Getränkekartons etc.) sowie unerwünschte Papiersorten (Pappe, bedruckte Verpackungen etc.) vor dem Deinking aus dem Materialstrom entfernt werden. Die bisher verwendeten RGB-Sensoren haben dabei den Nachteil, dass sie bunt bedruckte Kartonagen nicht als Pappe erkennen, weil sich deren Farbmerkmal kaum von den Merkmalen hochwertiger Druckerzeugnisse wie Zeitschriften oder Magazine unterscheidet.
Für dieses Problem wird mit dem Sortiermodul idPaper eine Lösung angeboten, die sich in den letzten Jahren im Papierrecycling gut etabliert hat und zum Standard geworden ist. Im Gegensatz zum sichtbaren Licht ist die hier verwendete Nah-Infrarote Strahlung (NIR) mit einer Eindringtiefe in Papier von einigen Zehntel Millimetern in der Lage, die Deckschicht bedruckter Kartonagen zu durchdringen, so dass auch die darunter liegenden Schichten analysiert und erkannt werden können. Daher zeichnet sich jede Papiersorte durch ein charakteristisches NIR-Spektrum aus, welches die idPaper auswertet und konform zur Europäischen Altpapier-Sortenliste EN 643 klassifiziert:
Das Modul wird in zwei Versionen angeboten:
■ der Standardvariante für KUSTA1.9MPL-24V und
■ der Hochgeschwindigkeitsvariante für KUSTA1.9MSI. In letzterem Fall ermöglicht die hohe Orts- und Zeitauflösung der KUSTA1.9MSI die Anwendung umfangreicher Objekterkennungsalgorithmen, wodurch die Identifikationsgenauigkeit und die Austragszuverlässigkeit deutlich gesteigert werden.
Technische Daten
| KUSTA1.9MPL-24V | KUSTA1.9MSI | |
| Sortierbreite | 400 - 2800 mm | 800 - 2000 mm* |
| Ortsauflösung | = Sortierbreite / 64 | = Sortierbreite / 192 |
| Sortiergeschwindigkeit | Max. 3 m/s | Max. 3 m/s |
| Objekterkennung | Nur eingeschränkt möglich. | Ja |
* Größere Sortierbreiten sind auf Anfrage möglich.
| Aufgabematerial | Altpapier aus Haushalts- oder Gewerbesammlungen |
| Papier (Deinking) | Büropapier, Illustrierte, Zeitungen, Kataloge |
| Papier (nicht-Deinking) | Pappen, Kartonagen, Faltschachteln |
| Zusatzoptionen | Gesonderte Identifikation von eingeschweißten Werbebroschüren zur Reduktion des Deinkingverlustes |
| Kunststoffe | PET, PE, PP, PS, PVC |
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■ Identifikation und Sortierung von Altpapier im Recycling (PDF)
Prozessoptimierung durch Input Monitoring von Altpapier
Die Wertschöpfung einer Altpapier-Sortieranlage kann wesentlich gesteigert werden, indem wichtige Prozessparameter genau auf die Zusammensetzung des Eingangsmaterials abgestimmt werden. Hierdruch können die maximale Sortiergeschwindigkeit und Effizienz der Anlage erreicht werden.
Wesentliche Parameter für die Steuerung der Anlage sind dabei die Anteile an:
■ Deinkingmaterial
■ Kunststoffen und sonstigen Störstoffen
■ Pappen und Kartonagen
■ Feuchte
im Eingangsstrom.
LLA hat mit der bildgebenden NIR Hyperspektralkamera KUSTA1.9MSI ein System entwickelt, welches diese Parameter online und in Echtzeit erfasst und über eine Netzwerkschnittstelle der Anlagensteuerung zur Verfügung stellt.
Damit können wichtige Parameter der Anlagensteuerung wie:
■ Anlagendurchsatz
■ Programme der sensor-gestützen Sortierung
■ Einstellungen an Scheiben- oder Trommelsieben
optimal an das Eingangsmaterial angepasst werden.
Der Anlagenbetreiber kann erstmals in Echtzeit die Zusammensetzung des Eingangsmaterials kontrollieren und die Sortieranlage optimal darauf abstimmen. Eine Dokumentation und Qualitätskontrolle verschiedener Zulieferer ist mit dem System ebenfalls möglich.
Beispiel: Analyse der Papierzusammensetzung zur Prozessoptimierung
Sortierung & Identifikation von Störstoffen im Bauschuttrecycling
Die NIR Hyperspektralkamera KUSTA2.2MSI oder das NIR-Spektrometer KUSTA2.2MPL-24V in Kombination mit dem Softwaremodul idDebris
Die Heterogenität von Bau- und Abbruchabfällen nimmt aufgrund der steigenden Verwendung von Kompositbaustoffen zu, sodass schlecht verwertbare Stoffgemische entstehen. Neben den Störstoffen Holz, Papier und Plastik ist vor allem Gips als Beimengung problematisch. Ist Gips in der für RC-Betone verwendeten Gesteinskörnung vorhanden, kann es im ausgehärteten Beton zum „Sulfatblühen“ kommen. Das „Sulfatblühen“ führt zu einer frühzeitigen Verwitterung des Betons. Auch als Tragschicht- und Untergrundmaterial ist gipshaltiges RC-Gestein nicht geeignet, da Gips (Sulfat) grundwassergefährdend ist. Deshalb darf der Sulfatgehalt in RC-Gesteinskörnungen für diese Anwendungsbereiche maximal 0,5 m% betragen.
Zur Abtrennung der Störstoffe Holz, Papier, Plastik und Gips aus zerkleinerten Bau- und Abbruchabfällen wurde mit KUSTA2.2MSI und dem Sortiermodul idDebris eine Lösung entwickelt. Jeder dieser Störstoffe zeichnet sich aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung durch ein charakteristisches NIR-Spektrum aus. Dadurch können Holz, Papier, Plastik und Gips sowie andere mineralische Bestandteile zuverlässig identifiziert und voneinander getrennt werden. Das Modul idDebris ist vor allem zur Herstellung von RC-Körnungen mit reduziertem Sulfatgehalt für den Straßenbau und die Betonherstellung geeignet. Für die Identifikation von unzerkleinertem Material ist das Modul idDebris auch für das multiplexed NIR Spektrometer KUSTA2.2MPL-24V verfügbar.
| NIR Messtechnik | KUSTA2.2MPL-24V | KUSTA2.2MSI |
| Aufgabematerial | Bau- und Abbruchabfälle | |
| Sortierbreite | 800 mm - 2000 mm | |
| Sortiergeschwindigkeit | Max. 3 m/s | |
| Materialgröße | ≥ 50 mm | ≥ 6 mm |
| Farboption | Enthalten | Optional verfügbar |
| Identifizierte Fraktionen | Mineralische Bestandteile, Störstoffe: Plastik, Holz, Papier, Pappe, Gips | |
| Zusatzoption | Identifikation von Porenbeton | |
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Identifikation & Sortierung von sortenreinen Baustoffen im Bauschuttrecycling
Die NIR Kamera KUSTA2.2MSI und das NIR-Spektrometer KUSTA2.2MPL-24V in Kombination mit dem Softwaremodul idCM
Die bisher dominierende händische Sortierung im Bauschutt-Recycling führt - gerade bei nur geringen farblichen Unterschieden der einzelnen Baustofffraktionen - zu RC-Baustoffen von geringer Qualität und sehr heterogenen Materialeigenschaften. Diese RC-Materialien können nicht in einem echten Stoffkreislauf zur Wiederverwendung eingesetzt werden, sondern nur z.B. als Füllmaterial eingesetzt werden (Downcycling).
Zur Gewinnung von sortenreinen RC-Baustoffen aus gebrochenem mineralischen Bauschutt wurde mittels KUSTA2.2MSI und dem Sortiermodul idCM (idConstructionMaterial) eine Lösung entwickelt. Die Applikationsroutine ermöglicht erstmals die Gewinnung sortenreiner RC-Baustoffe der Fraktionen Ziegel, Beton/Leichtbeton, Kalksandstein, Porenbeton und Gips. Jede der mineralischen Baustofffraktionen zeichnet sich durch einzigartige spektrale Merkmale im NIR-Bereich aus, wodurch eine Unterscheidung ermöglicht wird. Die sortenreinen RC-Baustoffe (z.B. RC-Kalksandstein) können erneut als hochwertige Baustoffe eingesetzt werden. Das Sortiermodul idCM ist vor allem zur Herstellung von sortenreinen RC-Baustoffen geeignet. Für die Identifikation von unzerkleinertem Material ist das Modul idCM auch für das multiplexed NIR Spektrometer KUSTA2.2MPL-24V verfügbar.
| NIR Messtechnik | KUSTA2.2MPL-24V | KUSTA2.2MSI |
| Aufgabematerial | Mineralische Bau- und Abbruchabfälle | |
| Sortierbreite | 800 mm - 2000 mm | |
| Sortiergeschwindigkeit | Max. 3 m/s | |
| Materialgröße | ≥ 80 mm | ≥ 12 mm |
| Farboption | Enthalten | Optional verfügbar |
| Identifizierte Fraktionen | Gips, Beton/Leichtbeton, Kalksandstein, Porenbeton, Ziegel | |
| Zusatzoption | Identifikation von Kunststoff, Holz, Papier und Pappe | |
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Identifikation asbesthaltiger Baustoffe im Bauschutt
Asbest war früher in der Bauindustrie ein häufig eingesetzter Werkstoff. Inzwischen ist das erhebliche gesundheitliche Gefahrenpotential, welches von Asbest ausgeht, bekannt und dessen Einsatz verboten.
Diese Minerale wurden in Form von Asbestfasern zur Herstellung von Baustoffen verwendet:
■ Krokydolith (Blauasbest)
■ Chrysotil (weißer Asbest)
■ Amosit (Braunasbest)
Beim Recycling von Bauschutt besteht heutzutage das Problem, asbesthaltige Baustoffe zu identifizieren und auszusondern. Alle drei oben genannten Asbestgruppen lassen sich mit der NIR-Messtechnik uniSPEC und KUSTA in unterschiedlichen Baustoffen wie
■ Asbesthaltige Betone
■ Asbesthaltige Eternitplatten
■ Rohre aus dem Hoch- und Tiefbau
■ Asbesthaltige Dämmmaterialien
sicher erkennen. Der Einsatz im Industrieprozess zur gezielten Aussortierung aus einem Materialstrom ist möglich.
| Messmethode | Berührungslose und zerstörungsfreie Messung auf der Grundlage der NIR-Spektroskopie; Messung der absoluten Remission in Abhängigkeit von der Wellenlänge |
| Wellenlängenbereich | 1100 – 2200 nm |
| Dispersion pro Pixel | 2 nm |
| Messkopf | PSP, über ein 1,5 m langes Kabel mit dem Gerät verbunden. Optional sind andere Längen möglich |
| Maße (B x H x T) | 450 mm x 185 mm x 320 mm (Grundgerät ohne Monitor) |
| Gewicht | 22 kg |