Neue Methode zur Beprobung von Abfällen in Ballen

Ob Papier, Karton, sortierter Kunststoff oder Restabfall: Alles was stofflich oder energetisch verwertet werden soll, pressen Aufbereiter erst einmal zu Ballen. Das erleichtert ihnen Lagerung und Transport der Materialien. Sollen diese dann verwertet werden, muss zunächst die Qualität geprüft werden. Dabei treten jedoch Fehler auf.

„Die größten liegen bei der Probenahme und weniger bei der Probenvorbereitung oder der Analyse“, erläuterte Roland Pomberger auf der Berliner Recycling- und Rohstoffkonferenz Anfang März in Berlin. Aber gerade ersteres sei für die Prüfung eines Abfalls oder Recyclingmaterials von besonderer Bedeutung, so der Professor von der Montanuniversität Leoben. Um Fehler zu minimieren, entwickelte Pomberger eine neue Methode: die Probenahme direkt aus dem Ballen.

Ballen werden bisher zerlegt

Bislang ist das nicht üblich. Nach dem Stand der Technik wird ein Ballen derzeit komplett auseinandergenommen und in zwei Teile geteilt. Ein Ballen mit einem Gewicht von etwa 654 Kilogramm ergibt so laut Pomberger beispielsweise zwei Stichproben á 300 Kilogramm.

Diese werden dann maschinell jeweils auf eine Korngröße von 30 Millimeter zerkleinert. Aus dem Produkt wird wiederum eine Probe von 36 Kilogramm genommen, die in 20 Einzelproben mit einem Gewicht von je 1,8 Kilogramm unterteilt wird. Im Anschluss wird jede Probe vorbereitet und im Labor analysiert.

Der ganze Prozess kostet Zeit und ist teuer: Um zwei qualifizierte Stichproben zu erhalten, werden vier Stunden benötigt, rechnet Pomberger vor. Unterm Strich führe das zu Betriebskosten von 360 Euro pro Probenahme.

Vier Methoden getestet

Dass es schneller und günstiger gehen könnte, vermutete der Wissenschaftler. Deshalb probierte er vier verschiedene Methoden zur Probenahme aus: die Bohrung mit Sägezahnkrone und Zentrierbohrer, die Bohrung mit Spiralbohrer, die Entnahme mittels Kettensäge und die Bohrung mit Betonkernbohrer.

Weil die ersten drei Methoden zu wenig robust waren, kein oder zu wenig Probematerial lieferten, erwies sich der Betonkernbohrer schlussendlich als beste Lösung. Dieser zeigte kaum Verschleiß (12 Mikrometer je Bohrung nach 85 Bohrungen) und konnte verschiedene Ballenmaterialien bohren.

Generell waren in den Versuchen Karton, PET oder HD-PE einfach zu durchdringen, schwieriger waren weißes Papier, LD-PE oder Ziehfolien. Darüber hinaus stellten die Forscher in ihren Versuchen fest, dass das Bohren entlang der Pressrichtung des Ballens vorteilhafter als quer zur Pressrichtung war.

In der Folge entwickelte Pomberger aus einem konventionellen Bohrer einen Prototyp für die Probenahme. Dieser setzte sich aus Bohrmotor, Bohrerschaft mit Zackenkrone, Stativ, Montageplatte und zwei Zurrgurten zusammen. Damit konnte er nun 0,5 bis 2 Kilogramm starke Einzelproben gewinnen.

Günstiger und weniger aufwändig

Im Ergebnis entstand auf diese Weise die direkte Ballenbeprobung. Eine Methode, die im Vergleich zum Stand der Technik nicht nur der einfachere Weg, sondern auch der günstigere war. Sie kostet Pomberger zufolge 160 Euro je Probenahme. Die Kostenersparnis ergibt sich, weil bei dieser Methode die Entnahme und das Zerkleinern einer qualifizierten Stichprobe kombiniert werden. Die Zerkleinerung in zwei Stichproben á 300 Kilogramm entfällt.

Das verringert zugleich den Aufwand. Auch wenn die Probenahme etwa genauso lange dauerte. „Im Vergleich zum Stand der Technik betrug der Aufwand für dieselbe Laborprobenmenge von 20 bis 30 Kilogramm vier Stunden Zeit“, sagte Pomberger. Allerdings könnte es künftig schneller gehen. Denn der Wissenschaftler ist überzeugt, dass eine Krone mit anderer Schneidgeometrie und aus anderen Stählen den Bohrvorschub schneller und auch kraftsparender mache. Zudem könne ein Bohrmotor mit mehr Leistung helfen, schwierige und besonders störstoffbehaftete Materialien schneller zu durchdringen.