Bessere PET-Trennung mit HSI-Technologie

PET-Flaschen werden immer dünnwandiger. Das spart bei der Herstellung eine Menge Kunststoff ein, zieht aber Probleme bei der Sortierung der Post-Consumer-Produkte nach sich. Denn bislang wurden zur Trennung von PET-Flaschen und –Schalen bevorzugt Windsichter verwendet. Da sich die dünneren und leichteren Flaschen aber immer stärker den Schalen ähneln, verschlechtert sich das Trennergebnis. Eine gute Trennung ist aber aufgrund unterschiedlicher chemischer Eigenschaften (wie z.B. Schmelzpunkt) des eingesetzten PET bei Flaschen und Schalen unerlässlich, um eine hohe Sortenreinheit für PET-Flaschen zu erzielen.

Eine bessere Trennung stellt die noch relativ junge Technologie des Hyperspektral-Imaging (HSI) in Aussicht. Inzwischen setzt auch der Recyclingtechnologie-Hersteller Steinert Elektromagnetbau auf diese Technologie. Mit dieser Lösung könne eine hochwertige, marktfähige Qualität erzeugen und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit des Prozesses erhöhen werden, erklärt Patrick Lindweiler, Business Development Manager bei Steinert. Sowohl PET-Flaschen als auch PET-Schalen können als wertvoller Rohstoff rückgewonnen werden.

Die meisten herkömmlichen Nah-Infrarot-(NIR-)Sensoren scannen Punkt für Punkt. Das bedeutet, dass jeder Punkt sehr schnell gescannt werden muss, da der Scanbereich nur einen sehr kleinen Bereich der gesamten Breite des Förderbands abdeckt. Die hyperspektrale Bildgebung dagegen arbeitet nach dem Prinzip einer hochauflösenden Zeilenkamera, die die gesamte Förderbandbreite kontinuierlich abscannt. Alle aufgenommenen spektroskopischen Daten werden dabei gleichzeitig gemessen und in einer High-Speed-Kamera verarbeitet.

HSI wertet über 27 Millionen Daten pro Sekunde aus

„Mit dieser Technologie werden mehr als 27 Millionen Daten des gescannten Materials pro Sekunde ausgewertet“, veranschaulicht Lindweiler die Datenfülle. „Im Ergebnis erhält man ein ortsabhängiges hochaufgelöstes NIR-Spektrum der gescannten Kunststoffe, was eine sehr detaillierte Analyse der Materialeigenschaften ermöglicht.“ Durch die Aufnahme hochauflösender NIR-Spektren sei es möglich, PET-Flaschen von PET-Schalen anhand von geringsten Abweichungen in den Spektren zu unterscheiden. Die Steuerung der Sortiermaschine veranlasst daraufhin die Druckluftstöße an der Ventilleiste, die das Aufgabegut in zwei verschiedene Produkte trennt.

Eine derartige NIR-Sortiermaschine mit HSI-Technologie zur Sortierung von PET-Flaschen und PET-Schalen ist seit August 2015 beim niederländischen Recycler Suez Recycling and Recovery in Rotterdam im Einsatz. „Insgesamt werden hier seit Januar 2015 mehr als 100.000 Tonnen Plastikverpackungen pro Jahr sortiert“, erklärt Thierry Vanovermeire, Project Manager bei Suez. „Der Durchsatz soll am Ende 350 Tonnen pro Tag betragen. 6 bis 7 Prozent davon sind PET-Flaschen. Das Aufgabeverhältnis Flaschen zu Schalen ist 60 Prozent zu 40 Prozent.“

90 Prozent Sortenreinheit

Bevor die Materialien in die HSI-Sortierung gehen, werden Folien, PE, PET, PP, Aluminium, Eisen, Getränkekartonagen und eine gemischte Fraktion aussortiert. PET werde als Mix aus Flaschen und Schalen mit einer ersten NIR-Detektion aussortiert. „Allerdings kann dieses System nicht zwischen Flaschen und Schalen unterscheiden. Diese Fraktion geht heute anstelle des Windsichters zum UniSort-PR-Sortiersystem mit HSI-Technologie, das die PET-Flaschen und die PET- Schalen voneinander trennt.“

Der zuvor genutzte Windsichter zur Sortierung von Flaschen und Schalen hat laut Vanovermeire eine Leistung von 75 Prozent im Trennergebnis gebracht. Das heißt, dass die Flaschenfraktion eine Reinheit von 75 Prozent hatte. „Aber wir wollten gern eine Fraktion mit 90 Prozent Reinheit erreichen. So haben wir uns nach einer anderen, neuen Technik umgeschaut, mit der wir eine bessere Trennung erreichen können.“ Unter anderem hat Suez gemeinsam mit Steinert in deren Test Center in Köln einige Tests mit der HSI-Technik durchgeführt. „Die Resultate bezüglich der HSI-Sortierung waren vielversprechend, deshalb haben wir uns am Ende für diese Lösung entschieden.“

Breite Palette an Einsatzmöglichkeiten

Der Fortschritt bei der HSI-Technologie ist in hohem Maße der leistungsfähigeren Hardware-Komponenten zu verdanken. Mit der heutigen Computer-Hardware und –Software können die gewaltigen Datenmengen der spektroskopischen Messungen schlicht schneller verarbeitet werden. Hierbei werden spektrale Messungen nicht einfach mit bekannten Mustern verglichen. Die speziell entwickelten Algorithmen klassifizieren daher nicht nur Standardkunststoffe, sondern können auch an schwierige Aufgabenstellungen angepasst werden.

Somit bietet die hochauflösende NIR-Kameratechnik laut Hersteller breite Einsatzmöglichkeiten: Neben der Sortierung von PET-Verpackungen sei auch eine Sortierung von Ersatzbrennstoffen oder von Kunststoffen aus dem Elektro- und Elektronikschrott ebenso möglich wie eine Sortierung von biologisch abbaubarer Kunststoffe oder HDPE / LDPE. Es soll damit auch möglich sein, den Mix aus Holz und Plastik in den Shredderrückständen von Fahrzeugen aufzuräumen.