Die Entsorgung von Plastikmüll ist eines der wichtigen Umweltthemen unserer Zeit: Berge von Kunststoff türmen sich in Schwellen- und Entwicklungsländern, Mikroplastik verschmutzt die Weltmeere. Eine Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der TU Darmstadt, des Fraunhofer IWKS und des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) entwickelt mithilfe von Künstlicher Intelligenz ein neues Recyclingverfahren, um dieses globale Umweltproblem zu lösen.

Die Nahinfrarot-Spektrometrie ist eine bewährte Sortiermethode, die in großen Recyclinghallen seit Jahren zum Einsatz kommt. Sie ermöglicht es, Kunststoffprodukte wie Folien, Tüten und Verpackungen vom Rest des Mülls zu trennen. Dabei erkennt die Technik zuverlässig die häufigsten Polymere und kann sie automatisch klassifizieren. Das klappt indes nicht bei Kunststoffen aus komplexen Produkten mit sehr hoher Materialvielfalt, die vielleicht auch noch Schadstoffe enthalten. Beispiele hierfür sind Elektronik- oder Bekleidungsartikel.

Theoretisch können Molekülketten von Kunststoffen bis zu 20-mal wiederverwendet werden. Hierfür müsste der Recyclingprozess jedoch entscheidend verbessert werden. Genau da setzt das Gemeinschaftsprojekt „Digital Lifecycle Record for the Circular Economy“, kurz ReCircE an. „Unser Ziel ist es, sensorgestützte Sortierverfahren mit den Möglichkeiten des maschinellen Lernens zu kombinieren“, sagt Projektleiterin Christiane Plociennik, Mitarbeiterin am DFKI-Forschungsbereich „Innovative Fabriksysteme“.

Komplexe Kunststoffverbindungen besser analysieren

Aktuell trainieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein KI-System mit Daten aus Nahinfrarotsensoren, Metalldetektoren und 3D-Objektkonstruktion darauf, diese komplexen Kunststoffverbindungen besser analysieren zu können. Das System soll am Ende einzelne Molekülketten im später eingeschmolzenen Plastik frühzeitig erkennen und so weiterbearbeiten, dass dieses in die jeweiligen Fraktionen – also die chemischen Teilprodukte - zerfällt.

Ziel ist es, vier oder fünf reine Sorten zu gewinnen, deren Qualität mit dem ursprünglichen Kunststoff vergleichbar ist. Das Unternehmen Papier-Mettler, ein europäischer Marktführer für Serviceverpackungen, wird als Partner des Projekts den neuen Kunststoff in der Praxis testen.

Volle Transparenz in der Wertstoffkette

Im Rahmen von ReCircE arbeiten die Projektpartner zudem an der Erstellung eines sogenannten digitalen Produktpasses. Dieser soll für Transparenz in der gesamten Wertstoffkette sorgen, um die Verwertung von Kunststoffen aus hochentwickelten Produkten zu erleichtern. Ein KI-System scannt dabei die Daten aus dem Produktpass und sortiert das Plastik entsprechend bei der Mülltrennung.   

ReCircE wurde von der rheinland-pfälzischen Technologie-Initiative SmartFactory KL ins Leben gerufen, in der das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), die TU Darmstadt, das Fraunhofer IWKS sowie die Unternehmen Green Delta und Papier-Mettler zusammenarbeiten.